O Futuro do Toque: Aprimorando os Sentidos Artificiais para Usuários de BCI

Os rápidos avanços tecnológicos estão cada vez mais estreitando a linha entre humanos e máquinas. Na vanguarda desse progresso está a interface cérebro-computador (BCI), que cria um vínculo de comunicação direto entre a atividade elétrica do cérebro e uma saída externa.

Ao facilitar a comunicação entre o cérebro e o computador, a BCI ajuda a restaurar as capacidades de pessoas com desafios físicos. Ela converte a atividade em nossos cérebros em sinais que podem substituir ou melhorar funções corporais, como o movimento muscular, geralmente controlado pelo cérebro. Dessa forma, a BCI demonstra um enorme potencial para melhorar a qualidade de vida das pessoas.

Em desenvolvimento há cerca de meio século, a BCI tem registrado um progresso massivo ao longo dos anos, com pesquisadores demonstrando agora a capacidade da tecnologia de restaurar eficientemente as habilidades de pessoas com deficiências, como paralisia, comprometimentos motores, dificuldades de fala e aqueles com sintomas de esquizofrenia.

Estudos também demonstraram que o uso da BCI ajuda pessoas com deficiência a experimentar a sensação de toque perdida. No entanto, essas sensações táteis permanecem imperfeitas e são semelhantes entre objetos com diferentes texturas ou temperaturas. Agora, os cientistas buscam criar um sentido de toque intuitivo.

O toque é uma parte integral de nossas vidas, ajudando-nos não apenas a nos conectar com os outros, mas também a pegar objetos e caminhar. Segundo Charles Greenspon, neurocientista da Universidade de Chicago:

“A maioria das pessoas não percebe o quão frequentemente depende do toque em vez da visão. Se você não pode sentir, precisa observar constantemente sua mão ao fazer qualquer coisa, e ainda corre o risco de derramar, esmagar ou deixar cair objetos.”

Para restaurar a sensação em membros protéticos, os pesquisadores utilizam pequenas matrizes de eletrodos colocadas nas áreas cerebrais responsáveis por essa função específica. 

Isso permite que os participantes movam seus membros usando um braço robótico simplesmente pensando no movimento, enquanto sensores nele disparam pulsos de atividade elétrica nas regiões do cérebro dedicadas ao toque. Embora os cientistas pudessem evocar sensações de toque, estas eram bastante fracas e difíceis de localizar exatamente onde o contato ocorreu.

Mas agora, pesquisas totalmente novas têm usuários de interface cérebro-computador projetando experiências táteis únicas para diferentes objetos exibidos em uma tela e, usando apenas a sensação, adivinhando o objeto com certa precisão.

O Desafio de Integrar o Feedback Sensorial em Próteses

Cientistas da University of Pittsburgh School of Medicine alcançaram um avanço que os leva mais próximo de desenvolver uma BCI que permite a pessoas com tetraplegia¹, também conhecida como quadriplegia, para restaurar sua sensação de toque perdida.

Tetraplegia ocorre quando alguém perde o movimento de ambos os braços e pernas, e frequentemente também do tronco, geralmente devido a uma lesão na medula espinhal cervical, AVCs ou outros danos neurológicos. 

O dano interrompe os sinais que permitem ao cérebro receber e processar informações sensoriais como o toque, resultando na perda de sensação nos membros afetados.

Embora as próteses forneçam um membro artificial para substituir a função perdida, isso só pode ser alcançado se também proporcionarem uma sensação de toque, muito semelhante a um membro real. As próteses artificiais tradicionais focavam principalmente em restaurar o movimento, mas os avanços tecnológicos tornaram possível ter sensação de toque por meio de sensores e estimulação elétrica.

Para restaurar completamente a função perdida dos membros, o dispositivo deve ser integrado de forma fluida ao sistema sensorimotor existente da pessoa, que conecta percepção humana e ação.

Para alcançar isso, o feedback tátil é de importância fundamental. Essa forma de interação sensorial com dispositivos trata de experiências de toque físico.

Uma forma promissora de fornecer esse tipo de feedback é através da microestimulação intracortical (ICMS) do córtex somatossensorial, que pode evocar sensações localizadas no membro paralisado de uma pessoa. Ao entregar informações táteis diretamente ao cérebro, a ICMS se apresenta como uma opção atraente para pessoas com amputação de alto nível ou lesão medular.

No entanto, alcançar isso não é simples, mas sim muito difícil devido à nossa compreensão limitada do processamento neural do toque. Restrições de hardware também limitam a capacidade de replicar respostas neurais de forma natural. Além disso, o espaço de parâmetros de estimulação é complexo, e relatos que medem quão real foi a experiência artificial com sensação são propensos a viés e difíceis de interpretar.

Embora a posição e a intensidade do toque evocado por microestimulação do córtex somatossensorial possam ser transmitidas de forma confiável, há dificuldades em desenvolver sensações naturais mais intrincadas, que envolvem técnicas insuficientes para escanear efetivamente um amplo espaço de estímulos e problemas na análise da qualidade perceptual. 

A maioria dos estudos que exploraram a psicofísica da ICMS manipulou um parâmetro de estimulação de cada vez. A maioria desses estudos foi conduzida em primatas não humanos que não podem verbalizar as sensações experimentadas. 

Existe simplesmente a necessidade de métodos mais eficientes para explorar a qualidade das sensações evocadas pela ICMS.

Portanto, no estudo mais recente, uma colaboração entre Pitt e a University of Chicago, os cientistas apresentaram uma interface que aborda os desafios de criar sensações naturalísticas complexas. 

O estudo observou que, com as pessoas eventualmente esperadas a usar BCIs de loop fechado no cotidiano, é importante investigar o uso funcional e a experiência das sensações evocadas pela ICMS. 

No entanto, a amostra de participantes disponível em tais pesquisas é limitada. Apenas cerca de sete pessoas com implantes intracorticais bidirecionais em seus córtices somatossensorial e motor estão disponíveis, e o estudo incluiu três delas.

Capacitando Usuários de BCI a Definir Sua Experiência Sensorial

A interface criada pelos cientistas foi utilizada por três indivíduos do sexo masculino com tetraplegia para projetar suas sensações para diferentes objetos virtuais.

Sensações táteis artificiais foram projetadas para representar interações com um gato, uma maçã, uma chave, uma toalha e uma fatia de torrada. Esses objetos foram escolhidos por sua variedade de dimensões táteis, incluindo familiaridade, agradabilidade, temperatura, micro e macro textura, umidade, fricção e conformidade.

Os participantes usaram a função residual em sua mão esquerda para interagir com a interface de tablet que gerava sensações de “toque” na superfície da palma.

Ao explorar os objetos através de seu toque artificial, os participantes descreveram a frescura arredondada de uma maçã, a superfície lisa e rígida de uma chave de porta e o pelo quente de um gato. Isso é completamente diferente dos experimentos anteriores, onde o toque artificial frequentemente parecia formigamento ou zumbido, que nem variava de um objeto para outro.

O que diferenciou este experimento de pesquisas anteriores foi que os participantes estavam no controle de sua própria estimulação e podiam explorar ativamente um objeto apresentado visualmente. 

Na estimulação passiva, onde não há visão nem exploração, as pessoas geralmente relatam sensações de nível cutâneo, como pressão ou vibração. Isso ocorre porque a atenção dos participantes está focada em seu corpo. 

Em contraste, participantes em exploração ativa provavelmente focam no mundo externo. Assim, eles interpretam a mesma percepção como sensações orientadas ao objeto, como aspereza. Isso pode explicar por que os participantes do estudo mais recente relataram espontaneamente mais descritores de sensação orientados ao objeto.

Essa capacidade dos participantes de controlar a apresentação da estimulação ao “tocar” um objeto exibido no tablet ajudou a criar um contexto experimental mais realista. Aqui, as sensações experimentadas não foram resultado de estimulação dirigida pelo experimentador sem um contexto significativo, mas sim de movimentos exploratórios direcionados.

Os cientistas basicamente deram aos usuários de BCI o controle sobre os detalhes da estimulação elétrica que cria sensações táteis, em vez de tomar essas decisões eles mesmos, permitindo que recriem uma sensação de toque que lhes pareça intuitiva. Segundo a autora principal Ceci Verbaarschot, ex-pesquisadora de pós‑doutorado no Pitt Rehab Neural Engineering Labs e atualmente professora assistente de cirurgia neurológica e engenharia biomédica na University of Texas‑Southwestern:

“O toque é uma parte importante da comunicação social não verbal; é uma sensação pessoal que carrega muito significado.” 

She added:

“Projetar suas próprias sensações permite que os usuários de BCI tornem as interações com objetos mais realistas e significativas, o que nos aproxima de criar um neuroprótese que seja agradável e intuitiva de usar.”

Reconstruindo a Realidade Sensorial Apenas a Partir da Entrada Neural

Durante o estudo, enquanto buscavam o toque perfeito, os cientistas pediram aos participantes de BCI que primeiro encontrassem uma combinação de parâmetros de estimulação que parecesse tocar uma torrada, toalha, chave, maçã ou gato.

Durante todo o tempo, os usuários exploraram o objeto apresentado digitalmente. Os participantes do estudo descreveram os objetos em termos vívidos, o que era subjetivo. Por exemplo, um participante descreveu o gato como sedoso e liso, enquanto o outro o descreveu como áspero e quente. Em seguida, as imagens foram removidas e, usando apenas a estimulação, eles tiveram que reconhecer os objetos.

Para simular a experiência de “tocar” para usuários de BCI, o estudo estimulou três eletrodos sequencialmente. Cada um desses eletrodos, acionado pelo contato com diferentes regiões do objeto, evocou uma sensação em uma área adjacente da mão.

Os participantes foram capazes de identificar com precisão um dos cinco objetos sem quaisquer pistas visuais 35% das vezes, o que está significativamente acima do acaso, mas necessita de melhorias significativas. Entretanto, a confusão entre duas sensações aumentou para objetos que compartilhavam mais características táteis.

“Projetamos este estudo para alcançar a lua e o colocamos em órbita. Os participantes tiveram uma tarefa muito difícil de distinguir objetos apenas pela sensação tátil, e foram bastante bem‑sucedidos nisso.”

– Autor sênior do estudo Robert Gaunt, Ph.D., que é professor associado de medicina física e reabilitação em Pitt

Gaunt apontou que até mesmo os erros foram “previsíveis”, já que é mais difícil distinguir uma toalha de um gato, ambos sendo macios, enquanto a confusão era menos provável entre um gato e uma chave.

No geral, o estudo considerou promissor que os participantes foram capazes de criar sensações distintas de objetos mesmo no ambiente desafiador de um grande espaço de parâmetros.

Concluiu que a microestimulação no córtex somatossensorial pode estimular percepções intuitivas com várias propriedades tangíveis. Estímulos mais complexos “desbloqueiam um espaço perceptual maior que pode permitir que as pessoas distingam objetos percebidos artificialmente com maior precisão e intuição,” afirmou.

Este é um passo importante rumo à criação de um membro artificial que se integra perfeitamente ao mundo sensorial único de cada indivíduo.

Um Foco Crescente no Refinamento do Toque Artificial em BCIs

No mundo das BCIs, há atualmente um foco crescente em tornar o toque mais intuitivo. Só neste ano, vários pesquisadores avançaram em braços protéticos robóticos e BCIs para restaurar o controle motor e a sensação de toque.

O neurocientista Greenspon e sua equipe abordaram as limitações atuais de criar sensações de toque natural em membros artificiais, focando em garantir que as sensações de toque estimuladas eletricamente sejam precisamente localizadas, estáveis e suficientemente fortes para uso diário.

Para isso, eles entregaram pulsos curtos a eletrodos individuais nos centros de toque. Em seguida, os participantes relataram a localização e a intensidade de cada sensação que sentiram, ajudando a criar um mapa abrangente das regiões cerebrais para partes específicas do corpo. 

Os testes mostraram que estimular dois eletrodos próximos simultaneamente fez os participantes sentirem um toque mais forte e claro. 

O artigo complementar trabalhou em tornar o toque artificial mais intuitivo e imersivo ao posicionar clusters de eletrodos com locais sensoriais sobrepostos. Isso gerou sensações descritas pelos participantes como um toque suave e deslizante, embora o estímulo fornecido fosse em pequenos passos discretos.

A ativação sequencial dos eletrodos também melhorou a capacidade dos participantes de diferenciar formas tangíveis intrincadas e responder a mudanças nos objetos tocados, ajudando a aproximar o feedback biônico das habilidades complexas e precisas do toque natural.

“Transmitimos sensações táteis relacionadas à orientação, curvatura, movimento e formas 3D para um participante usando um membro biônico controlado pelo cérebro. Estamos em outro nível de toque artificial agora. Acreditamos que essa riqueza é crucial para alcançar o nível de destreza, manipulação e uma experiência tátil altamente dimensional típica da mão humana.”

– Autor principal do estudo Giacomo Valle, Professor Assistente na Chalmers University of Technology.

Enquanto isso, cientistas do Max Planck Institute for Intelligent Systems inventaram dispositivos vestíveis que podem entregar sensações táteis expressivas, como um toque calmante, pressão na pele e vibrações em ampla frequência, ultrapassando as capacidades dos dispositivos atuais. 

Para expandir as sensações hápticas, eles desenvolveram vestíveis eletro‑hidráulicos cutâneos acionados eletricamente (CUTE) que podem ser personalizados para fornecer múltiplos tipos de toques ao variar a voltagem ao longo do tempo.

“Nossos dispositivos CUTE demonstram a viabilidade de criar sistemas vestíveis leves que fornecem comunicação tátil agradável e expressiva. Desenvolvimentos futuros podem aplicar esta tecnologia a áreas maiores do corpo, produzindo sensações mais complexas e até estudando a percepção humana de sinais hápticos que antes eram difíceis de criar.”

– Primeira autora Natalia Sanchez, estudante de Ph.D. no MPI‑IS

Investindo no Espaço de Interface Cérebro‑Computador

Na maioria, as empresas que trabalham com interfaces cérebro‑computador ainda são privadas, o que dificulta que investidores comuns tenham exposição. A ClearPoint Neuro (CLPT ) é uma das poucas exceções públicas. Ela não fabrica BCIs, mas suas ferramentas cirúrgicas guiadas por ressonância magnética já são usadas em hospitais para implantar dispositivos neurais. Isso a torna um participante nos bastidores que ajuda a impulsionar o campo — e uma oportunidade rara de investir neste espaço através do mercado público.

ClearPoint Neuro Inc.

ClearPoint Neuro, uma empresa que viabiliza terapia genética, especializa‑se em navegação precisa para o cérebro e a coluna vertebral. Ao fornecer plataformas que facilitam a colocação precisa de dispositivos no cérebro, sua tecnologia desempenha um papel importante no desenvolvimento e implementação de sistemas BCI e avança suas aplicações.

Com mais de 50 parceiros em BioPharma e mais de 75 centros de neurocirurgia globalmente, a ClearPoint está bem posicionada para crescer neste setor emergente.

Com uma capitalização de mercado de US$ 387 milhões, as ações da empresa estão atualmente negociando a US$ 13,86, uma queda de 9,75% até agora neste ano. Seu EPS (TTM) é -0,70 e o P/E (TTM) é -19,68, enquanto nenhum dividendo é oferecido aos acionistas.

Em relação às finanças da empresa, a ClearPoint reportou receita de US$ 31,4 milhões para o ano de 2024. Com um aumento de 31% em relação ao ano anterior, a empresa teve seu décimo ano consecutivo de crescimento. Durante esse período, também alcançou uma margem bruta de 61% nas vendas, um aumento de 4% em relação ao ano anterior.

Esta foi a “performance financeira e estratégica mais forte”, disse o CEO Joe Burnett, acrescentando, “Muito importante, sentimos que entramos na próxima fase da ClearPoint como empresa, uma fase que chamamos de ‘Fast. Forward.’”

Tendo feito um pagamento antecipado de uma nota conversível de US$ 10 milhões, a empresa não tinha dívida pendente no final do ano. O caixa consumido durante esse período foi de US$ 9 milhões, 35% menos do que a ClearPoint gastou em 2023. Em 31 de dezembro de 2024, a empresa possuía caixa e equivalentes de caixa de US$ 20,1 milhões.

Mais recentemente, a empresa solicitou à FDA a expansão do uso de seu ClearPoint Prism Neuro Laser Therapy System para ressonância magnética. Essa medida pode potencialmente abrir o mercado norte‑americano de Terapia Térmica Intersticial (LITT), atualmente inacessível, para a empresa.

Últimas Notícias sobre a Clearpoint Neuro Inc.

Conclusão

Com sua capacidade de determinar nossa intenção de mover ou controlar algo em nosso ambiente diretamente a partir da atividade cerebral, as interfaces cérebro‑computador (BCI) demonstram um imenso potencial para revolucionar como humanos, particularmente aqueles com deficiências, interagem com a tecnologia e com o mundo ao seu redor. As BCIs basicamente permitem que os usuários controlem dispositivos usando apenas seus pensamentos.

O estudo da Pitt Med, que permite aos usuários criar seus próprios ambientes táteis, marca uma mudança importante de simplesmente restaurar a função para restaurar a experiência. Ele demonstra que as próteses podem ser mais que ferramentas; podem realmente ser extensões do eu.

Ainda assim, este é apenas o começo, com amplo espaço para melhorias. Contudo, à medida que os sistemas BCI evoluem, a linha entre sensação artificial e biológica continuará a se desfocar, trazendo capacidades avançadas que remodelarão como percebemos, interagimos e até definimos a consciência.

Clique aqui para uma lista das melhores empresas de interface cérebro‑computador.

Estudos Referenciados:

1. Verbaarschot, C., Karapetyan, V., Greenspon, C. M., Cramer, A., van der Kouwe, A., Wendelken, S., … & Andersen, R. A. (2025). Transmitindo características táteis de objetos por meio de microestimulação intracortical personalizada do córtex somatossensorial humano. Nature Communications, 16, 4017. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58616-6