Interfaces Cérebro-Computador (BCIs) Avançando, Dando Esperança a Pessoas com Condições Neurológicas

A demanda por interfaces cérebro-computador (BCIs) continua a crescer. As BCIs podem parecer ficção científica, mas a pesquisa e o desenvolvimento investidos nos sistemas atuais as tornam capazes de coisas impressionantes. Esses dispositivos permitem que as pessoas se comuniquem com dispositivos eletrônicos apenas com o pensamento. Notavelmente, um grupo de pesquisadores da Carnegie Mellon acredita ter descoberto uma maneira de melhorar a qualidade das BCIs. Aqui está o que você precisa saber.

O estudo, que foi publicado na Nature Communications, apresenta um novo método para melhorar o desempenho das BCIs não invasivas. O método utiliza ultrassons para melhorar a transmissão de dados entre dispositivos vestíveis e a mente. Como tal, seus resultados entusiasmaram toda a comunidade.

Interfaces Cérebro-Computador (BCIs)

As interfaces cérebro-computador são a evolução natural da interação entre humanos e máquinas. Muitas pessoas se surpreendem ao descobrir que o primeiro teclado não recebeu muita consideração. Os projetistas de computadores estavam mais focados em outras tarefas do que em criar uma nova forma de inserir texto em uma máquina. Agora, interagir com máquinas se tornou um foco central para desenvolvedores que buscam tornar esses momentos perfeitos.

Dispositivos BCI podem realizar essa tarefa. Esses dispositivos medem pulsos eletromagnéticos no seu cérebro e traduzem esses pulsos em ações. Os melhores sistemas monitoram circuitos neurais usando procedimentos não invasivos, como dispositivos vestíveis. A vantagem dessa tecnologia é que ela é barata de produzir, fácil de usar e qualquer pessoa pode aproveitar seus recursos.

Mercado de Interfaces Cérebro-Computador Está Prestes a Disparar

De acordo com o relatório mais recente da Skyquest, o mercado de BCI está prestes a experimentar um aumento de receita. Os dados mostraram que o mercado se expandirá para US$ 6,18 bilhões até 2030. Esse crescimento representa um CAGR de 17,16% para os anos seguintes. Esse crescimento vem de vários setores, incluindo uso crescente nas indústrias médica, de jogos e de entretenimento.

O mesmo estudo revelou como a IA e o aprendizado de máquina impulsionam essa tecnologia a novos patamares. Esses algoritmos permitiram que os sistemas aprendessem a fazer mais e melhorassem a precisão. O melhor de tudo, quanto mais dados recebidos, melhor o desempenho. Consequentemente, o mercado de BCI está preparado para um crescimento significativo.

Problemas com Interfaces Cérebro-Computador

O conceito de BCI parece ótimo no papel, mas decifrar ondas cerebrais é muito mais difícil do que se imagina. Especialmente quando se considera que a maior parte do trabalho precisa ser conduzida de forma não invasiva. O público não ficaria confortável com inúmeros pacientes feridos por implantes cerebrais que deram errado.

BCIs não invasivas são a melhor opção. Elas são fáceis de integrar e universalmente disponíveis para uso até mesmo por indivíduos gravemente incapacitados. Hoje, BCIs não invasivas medem a atividade das ondas cerebrais fora do crânio. Essa camada adicional de interferência reduz significativamente a precisão desses dispositivos, resultando em taxas de erro mais altas em comparação com opções invasivas.

Estudo

O estudo, “Ultrassom focal transcraniano para V5 aprimora a interface cérebro-computador de movimento visual humano ao modular a atenção baseada em características”, revela que a neuromodulação direcionada por ultrassom pode melhorar as capacidades de comunicação cerebral com BCIs não invasivas. Os pesquisadores queriam testar se o ultrassom focal transcraniano (tFUS) combinado com eletroencefalografia de alta densidade (EEG) e imageamento de fonte (ESI) poderia melhorar o desempenho e proporcionar a capacidade de conduzir comunicações bidirecionais.

Pesquisadores

O relatório foi apresentado por pesquisadores da Carnegie Mellon liderados por Bin He. Sua equipe passou anos pesquisando, desenvolvendo e aprimorando a tecnologia BCI. Especificamente, os pesquisadores se especializam em BCIs não invasivas, tornando-os o grupo ideal para conduzir este estudo.

Notavelmente, o estudo recebeu apoio significativo da Iniciativa BRAIN do NIH e da Iniciativa Helping to End Addiction Long-term (NIH HEAL Initiative). Esses grupos forneceram apoio material e financeiro para garantir que os pesquisadores tivessem acesso a todas as ferramentas necessárias. Os dados agora servirão para avançar uma variedade de estudos científicos muito necessários.

Teste

A fase de teste do estudo introduziu 25 participantes que foram equipados com um capacete EEG customizado. O capacete foi projetado para capturar e registrar ondas cerebrais que são então enviadas a um algoritmo de IA para processamento. O sistema usa algoritmos de aprendizado profundo para decodificar as ondas e melhorar o desempenho à medida que expande suas experiências.

Os participantes tinham duas tarefas principais. A primeira tarefa era controlar um braço robótico. Todos os participantes conseguiram manipular com sucesso a mão mecânica usando apenas a mente. O próximo teste fez os participantes usarem um digitador BCI. Digitadores são comumente usados por indivíduos com deficiência para melhorar a comunicação.

Resultados

Os resultados do estudo foram reveladores. Os participantes foram capazes de manipular o braço robótico com facilidade. O algoritmo de IA traduziu e decodificou com sucesso a atividade cerebral em tarefas relevantes em tempo real. O dispositivo então codificou um sinal de retorno, informando ao indivíduo que a tarefa foi concluída. Essa comunicação bidirecional foi a primeira para essa tecnologia, marcando um marco importante no desenvolvimento.

Os dados destacaram que o tFUS melhorou significativamente o desempenho dos dispositivos vestíveis EEG. Os dispositivos foram capazes de capturar melhor a atividade cerebral, o que também reduziu o erro em uma tarefa de digitador BCI. As ondas de alta frequência ajudaram a aumentar as atividades teta e alfa, o processamento visual dorsal e a elevação da oscilação neural teta. Esses sinais posteriores melhoraram a concentração.

Fonte – Carnegie Mellon

Resultados do Teste do Digitador BCI

Os resultados do teste do digitador BCI mostraram que os participantes foram capazes de soletrar a palavra desejada com consistência quando um feixe de ultrassom focado foi aplicado externamente ao córtex visual do cérebro. Os cientistas pesquisaram seus resultados e descobriram que a neuromodulação aumentou o engajamento neural, resultando em maior precisão. Os participantes podem soletrar palavras complexas, incluindo Carnegie Mellon, como parte do teste. Consequentemente, essa descoberta pode melhorar a vida de milhões de indivíduos com deficiência em todo o mundo.

Benefícios

Esta pesquisa pode gerar benefícios significativos nos próximos meses. Primeiro, seu estudo ajuda a impulsionar investimentos e pesquisas em tecnologia BCI. O teclado permaneceu o mesmo desde a introdução do computador pessoal. O BIC representaria uma atualização massiva que abriria a porta para uma nova era tecnológica.

Os pesquisadores demonstraram como a neuromodulação por ultrassom focado no cérebro melhora sua capacidade de comunicar-se com sensores EEG externos. Agora, a equipe buscará criar versões mais miniaturizadas de sua tecnologia que possam ser usadas em qualquer lugar por qualquer pessoa. Além disso, o modelo de IA se expandirá à medida que mais dados forem introduzidos.

Caso de Uso

Existem muitos casos de uso para dispositivos de computador BCI. Imagine controlar seu smartphone apenas com a mente. Para a pessoa média, essa tarefa parece magia, mas a ciência não está tão distante. Onde essa tecnologia faz a diferença é quando você mergulha em seus principais casos de uso:

Saúde

Milhões de pessoas ao redor do mundo são deficientes e incapazes de comunicar-se ou executar tarefas complexas. A integração de BCIs com IA pode tornar a vida muito mais simples para esses indivíduos. Essa tecnologia se combinará com serviços de viagem automatizados para permitir que a pessoa média se locomova e realize tarefas independentemente de seu estado físico. Para aqueles que sofrem de condições neurológicas, essa solução faz total sentido.

Indústria

Existem inúmeras maneiras pelas quais as BCIs podem ajudar a simplificar processos industriais. Esses protocolos ajudarão engenheiros e outros profissionais qualificados a acessar e compartilhar dados valiosos em tempo real. Essas informações se combinarão com poderosos algoritmos de IA para impulsionar a eficiência e melhorar os resultados onde for possível.

Empresas que Podem se Beneficiar desta Pesquisa

A pesquisa contínua em BCIs ajudará a impulsionar a adoção de novas tecnologias no futuro. Especificamente, a eliminação de barreiras técnicas à adoção em diversos setores se tornará realidade à medida que as BCIs se tornarem mais prevalentes. Por enquanto, aqui estão algumas empresas que estão bem posicionadas à medida que o mercado de BCI se expande.

1. Blackrock Neurotech

A Blackrock Neurotech é um concorrente importante no setor de BCIs. A empresa possui vários produtos disponíveis ao público que utilizam a tecnologia BCI. O sistema MoveAgain BCI é uma solução aprovada pela FDA que permite que indivíduos com deficiência melhorem sua amplitude de movimento, comunicação e muito mais usando BCIs.

A Blackrock Neurotech se especializa em tecnologia BCI invasiva. Esses pequenos implantes têm melhor força de sinal e precisão do que as técnicas não invasivas, pois evitam interferência craniana. A empresa também oferece aos indivíduos com deficiência um produto que permite mover o cursor do mouse com seus pensamentos. Todos esses recursos têm o potencial de melhorar a vida de milhões.

Os ativos da Blackrock Neurotech estão em ascensão. A empresa garantiu um grande financiamento da USDT (TETHER) no lançamento e utilizou isso para ampliar sua oferta de produtos e pesquisas. O mais recente produto da empresa chama-se Neurolace. Este é um implante altamente sensível que possui mais de 10 mil canais para oferecer maior precisão que as ofertas anteriores.

2. Trimble

TRMB Gráfico de preços

A Trimble vê a tecnologia BCI como uma adição essencial ao processo de construção. A empresa se especializa em produtos projetados para impulsionar as indústrias de arquitetura, engenharia e construção. A empresa introduziu soluções de dados inteligentes e recentemente fez parceria com a Neurable, buscando introduzir novas ferramentas que aprimoram desempenho e produtividade.

O uso de dispositivos vestíveis BCI nesta indústria ajudará a simplificar a criação e os esforços de colaboração em grandes projetos no futuro. Melhorando a capacidade dos construtores de comunicar teorias e conceitos complexos. Integrar soluções de AR e VR é apenas uma das várias maneiras pelas quais a engenharia está mudando. No futuro, engenheiros aprimorados por IA usarão os sistemas BCI para conceber novos designs que serão então enviados a simulações para teste antes de serem aprovados e criados.

A Trimble é um fornecedor de software e hardware baseado nos EUA que construiu uma reputação de qualidade. O histórico e as ofertas do fabricante a tornam uma boa adição a qualquer portfólio. Além disso, seu trabalho com a tecnologia BCI tem o potencial de transformar a indústria.

Outros Avanços Notáveis em BCI

Existem muitos outros avanços e projetos de BCI que vale a pena mencionar. Essas descobertas tecnológicas continuam a impulsionar a inovação e a adoção. Aqui estão alguns dos avanços de BCI mais notáveis realizados recentemente.

Militar Chinês

O militar chinês deixou muitos preocupados ao apresentar uma nova interface BCI. A interface foi conectada a um macaco que usava o dispositivo para controlar com sucesso um braço mecânico em tempo real. Notavelmente, o governo chinês é um grande defensor da tecnologia BCI. No passado, eles promoveram a tecnologia como uma ótima maneira de melhorar a memória, o sono, a atenção e outras funções cerebrais. Agora, essa tecnologia ajudará a manter seus combatentes em plena forma.

Militar Americano

Para não ficar atrás, o militar dos EUA tem participado de suas próprias experimentações com BCI. Um estudo fez soldados controlarem cães robóticos usando suas mentes. Os pesquisadores fizeram um soldado dirigir um cão mecânico por vários pontos de referência em um mapa. O soldado estava usando a plataforma Microsoft (MSFT ) HoloLens.

Esta não é de forma alguma a primeira incursão do militar dos EUA nas capacidades que as BCIs oferecem. Em 2015, os pesquisadores capacitaram uma mulher com deficiência a controlar um F-35 simulado usando sinais cerebrais. Consequentemente, no futuro, a guerra pode se tornar mais mental do que se imagina.

Futuro das Interfaces Cérebro-Computador

À medida que os pesquisadores criam dispositivos e vestíveis de medição de ondas cerebrais mais sensíveis e eficazes, as capacidades das BCIs melhorarão. No futuro, o processamento de sinais será aprimorado juntamente com modelos avançados de IA que podem codificar facilmente atividades cerebrais complexas. Assim, o dia não será mais de esperar quando você simplesmente desejar uma pizza, e antes que perceba, um drone terá uma torta quente na sua porta.

Interfaces Cérebro-Computador Podem Mudar o Mundo

Quando você observa o potencial ilimitado que as BCIs têm, é fácil imaginar um futuro onde todos parecem possuir poderes quase sobre-humanos. Imagine usar sua mente para comunicar, construir e compartilhar ideias. Todas essas tarefas e muito mais estão ao virar da esquina graças aos esforços contínuos de engenheiros engenhosos como os da Carnegie Mellon

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