Desafios da fusão de robótica e neurociência - Brutalk

Desafios da fusão de robótica e neurociência - Brutalk

Combinar neurociência e pesquisa robótica obteve resultados impressionantes na reabilitação de pacientes paraplégicos. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Gordon Cheng da Universidade Técnica de Munique (TUM) foi capaz de mostrar que o treinamento com exoesqueleto não apenas ajudou os pacientes a andar, mas também estimulou seu processo de cura. Com essas descobertas em mente, o Prof. Cheng quer levar a fusão da robótica e da neurociência para o próximo nível.

Prof. Cheng, ao treinar um paciente paraplégico com o exoesqueleto em seu estudo sensacional no projeto "Walk Again", você descobriu que os pacientes recuperaram um certo grau de controle sobre o movimento de suas pernas. Naquela época, isso foi uma surpresa completa para você ...

... e de alguma forma ainda é. Mesmo que tenhamos tido essa descoberta há quatro anos, isso foi apenas o começo. Para minha tristeza, nenhum desses pacientes está andando livremente e sem ajuda ainda. Nós apenas tocamos a ponta do iceberg. Para desenvolver melhores dispositivos médicos, precisamos nos aprofundar na compreensão de como o cérebro funciona e como traduzir isso em robótica.

Em seu artigo publicado em Ciência Robótica este mês, você e seu colega Prof. Nicolelis, um dos maiores especialistas em neurociência e em particular na área da interface homem-máquina, argumentam que alguns desafios importantes na fusão da neurociência e da robótica precisam ser superados para que próximos passos. Uma delas é "fechar o laço entre o cérebro e a máquina" - o que você quer dizer com isso?

A ideia por trás disso é que o acoplamento entre o cérebro e a máquina deve funcionar de forma que o cérebro pense na máquina como uma extensão do corpo. Tomemos a direção como exemplo. Enquanto dirige um carro, você não pensa em seus movimentos, não é? Mas ainda não sabemos como isso realmente funciona. Minha teoria é que o cérebro de alguma forma se adapta ao carro como se fosse uma parte do corpo. Com essa ideia geral em mente, seria ótimo ter um exoesqueleto que fosse abraçado pelo cérebro da mesma maneira.

Como isso poderia ser alcançado na prática?

O exoesqueleto que estávamos usando em nossa pesquisa até agora é na verdade apenas um grande pedaço de metal e, portanto, um tanto pesado para o usuário. Eu quero desenvolver um exoesqueleto "macio" - algo que você pode usar como uma peça de roupa que pode sentir as intenções de movimento do usuário e fornecer feedback instantâneo. Integrar isso com os avanços recentes nas interfaces cérebro-máquina que permitem a medição em tempo real das respostas do cérebro permite a adaptação perfeita de tais exoesqueletos às necessidades de usuários individuais. Dados os recentes avanços tecnológicos e a melhor compreensão de como decodificar a atividade cerebral momentânea do usuário, é chegado o momento de sua integração em algo mais centrado no ser humano ou, melhor? centrado no cérebro? soluções.

Que outras peças ainda estão faltando? Você falou sobre fornecer um "modelo funcional mais realista" para ambas as disciplinas.

Temos que facilitar a transferência por meio de novos desenvolvimentos, por exemplo robôs que estão mais próximos do comportamento humano e da construção do corpo humano e, assim, diminuir o limite para o uso de robôs na neurociência. É por isso que precisamos de modelos funcionais mais realistas, o que significa que os robôs devem ser capazes de imitar as características humanas. Vejamos o exemplo de um robô humanóide acionado por músculos artificiais. Esta construção natural que imita músculos em vez da tradicional atuação motorizada forneceria aos neurocientistas um modelo mais realista para seus estudos. Pensamos nisso como uma situação em que todos ganham para facilitar uma melhor cooperação entre a neurociência e a robótica no futuro.

Você não está sozinho na missão de superar esses desafios. Em seu Programa de Pós-Graduação Elite em Neuroengenharia, o primeiro e único de seu tipo na Alemanha combinando neurociência experimental e teórica com treinamento aprofundado em engenharia, você está reunindo os melhores alunos da área.

Conforme descrito acima, combinar as duas disciplinas de robótica e neurociência é um exercício difícil e, portanto, uma das principais razões pelas quais criei este programa de mestrado em Munique. Para mim, é importante ensinar os alunos a pensar de forma mais ampla e transversal às disciplinas, para encontrar soluções antes inimagináveis. É por isso que professores de várias áreas, por exemplo hospitais ou departamentos de esportes, estão ensinando nossos alunos. Precisamos criar uma nova comunidade e uma nova cultura no campo da engenharia. Do meu ponto de vista, a educação é o fator chave.

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