Como as interfaces neurais diretas trabalham

Estamos vivendo em uma época em que as tecnologias que pareciam ser algo exclusivo da ficção científica estão entrando nas nossas vidas cotidianas. Ou, pelos menos, elas estão dando os primeiros passos

Estamos vivendo em uma época em que as tecnologias que pareciam ser algo exclusivo da ficção científica estão entrando nas nossas vidas cotidianas. Ou, pelos menos, elas estão dando os primeiros passos para serem parte da nossa realidade. Um ótimo exemplo dessa tecnologia é a interface neural direta. Por um lado, é apenas uma forma de interação entre máquina e humano, mas, por outro lado, ela representa algo muito mais revolucionário.

Hoje em dia, os componentes dos PCs modernos são os mouses, teclados ou displays sensíveis ao toque, as tecnologias de reconhecimento por voz ou gestos estãi cada vez mais comuns. Atualmente, um computador já é capaz de rastrear os movimentos dos seus olhos ou identificar em qual direção um usuário olha. A próxima etapa da interação homem-máquina será um meio de cálculo direto de sinais do sistema neural, apresentado pelas interfaces neurais diretas.

Como tudo começou

Os primeiros conhecimentos teóricos sobre este conceito são baseados na investigação fundamental realizada por Sechenov e Pavlov, que são os pais da teoria do reflexo condicional. Na Rússia, o desenvolvimento desta teoria, que serve de base para tais dispositivos, começou em meados do século XX. A aplicação prática, realizada tanto na Rússia quanto no exterior, começou somente em 1970.

Naqueles dias, os cientistas tentaram injetar vários sensores nos corpos de chimpanzés de laboratório com o objetivo de “manipular sua vontade” e conseguir que realizassem certas ações. Curiosamente, funcionou.

Como se costuma dizer, quando há vontade, há um caminho. O principal desafio foi o fato de que, a fim de fazer a coisa toda funcionar, os cientistas tiveram que equipar a sua “máquina mente” com um conjunto de componentes eletrônicos que ocupavam toda uma sala.

Hoje em dia, este desafio pode ser enfrentado com maior facilidade, já que muitos componentes eletrônicos se tornaram minúsculos. Assim mesmo, hoje qualquer geek pode jogar o papel do chimpanzé de laboratório dos anos 70. Nem se quer mencionamos o uso prático de tais tecnologias e as vantagens para as pessoas com deficiência ou paralisias. Mas vamos voltar aos negócios.

Como funciona

Em poucas palavras, o sistema neural humano gera, transmite e processa sinais eletroquímicos em diferentes partes do corpo. Portanto, a “parte elétrica” ​​desses sinais pode ser “lida” e “interpretada”.

Existem maneiras diferentes de fazer isso; todos elas têm as suas vantagens e desvantagens. Por exemplo, você pode coletar os sinais via ressonância magnética (MRI), mas os equipamentos necessários são muito volumosos.

É possível injetar líquidos marcadores para permitir o processo, mas que pode ser prejudicial para o organismo humano. Também é possível usar sensores minúsculos. O uso de tais sensores é, em geral, o meio de utilização das interfaces neurais diretas.

Em nossa vida cotidiana, podemos encontrar um desses equipamentos no escritório do neurologista. Parece uma tampa de borracha com uma tonelada de sensores e fios ligados a ela, que serve para diagnósticos, mas quem disse que não pode servir para outras finalidades?

Devemos diferenciar entre as interfaces neurais diretas e interfaces cérebro-máquina. Esta última é uma derivação da primeira e lida apenas com o cérebro. As interfaces neurais diretas lidam com diferentes partes do sistema neural. Em resumo, nós estamos falando sobre a conexão direta ou indireta com o sistema neural do ser humano, que podemos usar para transmitir e receber certos sinais.

Há muitas maneiras de “conectar” um ser humano, e todas elas dependem dos sensores utilizados. Por exemplo, os sensores variam em termos de imersã. Existem os seguintes tipos de sensores:

  • Sensores não-submersos: os elétrodos estão posicionados na superfície da pele, ou um pouco separado, como os utilizados na “tampa médica” mencionada acima.
  • Sensores metade submersos: os sensores são posicionados na superfície do cérebro ou perto dos nervos.
  • Sensores submersos: os sensores são implantados diretamente e emendados no cérebro ou nos nervos. Este método é muito difundido e tem um monte de efeitos colaterais: você pode acidentalmente mexer com um sensor, que por sua vez pode provocar o processo de rejeição. Bem, este método é assustador, mas, no entanto, é usado.

Para garantir uma maior qualidade do sinal, os sensores podem ser humedecidos com líquidos especiais, ou o sinal pode ser processado inicialmente, no local, etc. Em seguida, os sinais registrados são processados ​​por hardware e software específicos, e baseados em um certo objetivo, produzindo um determinado resultado.

 Onde ele pode ser usado

O primeiro objetivo que vem à mente é a área de pesquisa. Se nos referimos aos estudos iniciais, falamos sobre as experiências com animais (momento onde tudo começou). Foram utilizados ratos e chimpanzés nos quais foram injetados elétrodos minúsculos e, em seguida, suas zonas cerebrais ou atividades do sistema neural foram monitoradas. Os dados coletados foram de grande ajuda para os estudos sobre os processos cerebrais.

O próximo passo é a medicina. Vale a pena mencionar que tais interfaces foram utilizadas em diagnósticos neurológicos. Se o indivíduo estudado obtém o resultado, ele pode iniciar um processo chamado neurofeedback.

Um canal adicional responsável pela auto-regulação do organismo é despertado: os dados da fisiologia são fornecidos para o usuário, de forma compreensível, e ele/ela aprende a gerir o seu/sua própria condição com base nas contribuições recebidas. Esses aparelhos já existem e são utilizados.

Outro caso – um tanto comprometedor – é o uso de neuroprotéses, tecnologia que tem permitido que alguns cientisas alcancem resultados importantes. No caso de existir alguma possibilidade de “reparar”os nervos condutores danificados em um membro paralizado, haveria uma oportunidade de injetar elétrodos que permitiriam – poosteriormente- levar os sinais aos músculos. O mesmo se aplica às extremidades artificiais que podem conectar o sistema neural no lugar do que foi perdido. Desde o ponto de vista da extravaância, estes sistemas poderiam ajudar a manipular robôs “avatar”.

 

OsJogos deixam muito espaço para a imaginação – e não nos referimos unicamente aos da realidade virtual como por exemplo aqueles que funcionam a partir da manipulação de brinquedos de RC através de interfaces neurais.

Se a capacidade de ler sinais é aumentada devido a um processo direcional que é retransmitido, a estimulação de certas partes do sistema nervoso poderia gerar um monte de oportunidades interessantes para a indústria de jogos.

É possível ler e escrever pensamentos?

Se estamos falando sobre o estado atual da tecnologia, a resposta é sim e não. Os sinais que lemos não podem ser considerados pensamentos por si só, por isso não se pode “ler” o que outra pessoa está pensando.

Esses sinais são apenas vestígios, impressões da atividade do sistema nervoso, reforçadas com ruídos e entregues um segundo atrasado. O que é lido não é um neurônio separado,  é apenas uma mera atividade de uma determinada zona do cérebro ou do sistema nervoso.

Por outro lado, existem estudos baseados em ressonância magnética, que permitem decifrar as imagens originadas a partir de outras. As imagens não são muito claras, mas podem ser usadas para reunir o quadro geral.

Parece ainda mais complexa se considerarmos escrever os pensamentos de alguém. Não existem estudos disponíveis abertamente sobre esse assunto. Mas podemos alertar com base em algumas suposições. Vamos utilizar a terapia de choque elétrico como exemplo: ela pode ser usada com sucesso para apagar a memória de um paciente e influenciar nas suas capacidades cognitivas. Além disso, a estimulação profunda do cérebro é utilizada para curar a doença de Parkinson.

O que há de segurança da informação?

Por mais estranho que pareça, este tema tem correlação direta com a segurança da informação. Não sentimos que seja o momento para discutir o lado ético do uso de interfaces neurais, só o tempo dirá. Mas o que devemos ter em mente é que, como qualquer outra peça sofisticada da tecnologia, esses aparelhos precisam ser protegidos.

Agora, quando tudo no mundo está conectado, se suponhe que os dispositivos neurais também deveriam estar. Exemplo? O uso da Internet para enviar os dados obtidos durante o diagnóstico, seja de um dispositivo ou do seu usuário. Quando existe uma conexão, a possibilidade de ser hackeado também existe.

Nós não estamos falando de um futuro tão distante, quando as interfaces neurais diretas serão onipresentes. Imagine que ao usar implantes para melhorar a sua capacidade de visão ou audição, alguém usará spams com anúncios visuais ou auditivos ou até mesmo transmitir informações falsas para atrapalhá-lo.

Ler a mente soa ainda mais assustador, deixando de lado as memórias de gravação. Hoje existe a possibilidade de ler imagens de vídeo (inclusive com o barulho), com o qual haverá de esperar alguns anos. O que poderia acontecer em seguida?

Pode soar como geek e meio delirante, mas considerando o ritmo em que a tecnologia avança hoje em dia, os aparelhos neurais e seus consequentes danos colaterais poderiam chegar a ser um verdadeiro problema mais cedo do que parece.

Confira este aparelho que tenho na minha mesa de trabalho. Se alguém do escritório da Kaspersky Lab de Moscou estiver interessado, fique à vontade para me visitar e olhá-lo com mais detalhes.

Tradução: Juliana Costa Santos Dias

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