O documento descreve as interfaces cérebro-máquina, incluindo seus mecanismos, aplicações atuais e potenciais, e pesquisas em andamento. As interfaces cérebro-máquina podem ajudar pessoas com deficiências graves controlando membros prostéticos ou dispositivos por pensamento. Pesquisas buscam desenvolver interfaces sem fio para controlar computadores e outras máquinas apenas com a mente.

1. Interface
Cérebro-Máquina (BCI)
Workshop - Liga de Neurologia
XI Congresso Médico-Acadêmico - 2012
Faculdade de Medicina de Jundiaí

2. Apenas Ficção?

3. Ou Realidade?

4. Para pessoas com graves deficiências, o
desenvolvimento de uma interface cérebro-
computador pode representar o maior avanço
tecnológico em muito tempo.

5. Esperança aos deficientes

6. Mecanismo básico da Interface
• EEG - simples e não invasivo,
porém crânio bloqueia e distorce
sinais que passam.
• Implantação de eletrodos sobre a matéria cinzenta –
melhor recepção de sinais elétricos, porém, requer
cirurgia invasiva e há tendência a deixar cicatrizes.
• Imagem de Ressonância Magnética – imagens de alta
resolução, orientam local de implantação de eletrodos.

8. Neuroplasticidade
É a capacidade de mudança contínua do
cérebro, até a velhice. Responsável por
nosso desenvolvimento e adaptações
a novas experiências.
A Neuroplasticidade é importante na BCI pois
significa que um adulto é capaz de operar uma BCI
quando implantes são utilizados. O cérebro
consegue acomodar esse suposto intruso e
desenvolver novas conexões que tratarão o implante
a uma suposta parte natural do cérebro.

9. Treinamento mental
• Treinar o pensamento de realizar um movimento.
Depois de muitas tentativas, o software reconhece os
sinais associados ao pensamento do movimento
específico.
• Software conectado ao
membro mecânico é
programado para receber
o sinal e convertê-lo em
ações mecânicas.

10. Entrada sensorial
Implante Coclear – forma mais comum de BCI.
No caso de ouvido danificado mas nervos auditivos
intactos: Implante contorna parte do ouvido que
não funciona, transforma ondas sonoras em
sinais elétricos e os transmite diretamente aos
nervos auditivos.
Implante Ocular: Um par de
de óculos com uma pequena
câmera é conectado ao computador
que, por sua vez, está ligado a
eletrodos implantados no córtex
visual. Jens Naumann

11. Interface Cérebro-Máquina:
alguns passos já dados…

12. • 2002: John Chapin desenvolveu o
“robo-rat”, na escola de medicina da
Universidade de Nova York.
• O rato-robô percorreu com precisão
toda a “pista de avaliação dos limites
dos mais avançados robôs autônomos construídos”.
• Instruiu o rato a caminhar para vencer qualquer labirinto.
• Implantou microeletrodo em S1 direito e S1 esquerdo, e
no feixe medial do forebrain (MFB), que quando
estimulado gera sensações prazerosas.
• Animal aprendeu a associar pulso em S1 direito a uma
instrução para virar a direita. Aprendeu de forma
surpreendentemente rápida pois a cada instrução
obedecida, recebia um impulso em seu MFB.

13. 2003: macaca joga videogame sem usar o joystick.
Em seguida, ela aprende a executar a mesma tarefa controlando
um braço robótico com o pensamento. O experimento, que abriu
caminho para o desenvolvimento de neuropróteses, foi publicado
na revista científica "PloS Biology".

14. 2004: BrainGate (Universidade
de Brown).
O paciente consegue ler mensagens
eletrônicas, jogar videogame, ligar e
desligar as luzes, mudar os canais e
alterar o volume da televisão.

15. 2008: experimento com macaca
Idoya na Carolina do Norte (EUA) e
robô humanoide em Kyoto (Japão).

17. O Walk Again Project (Projeto Andar de Novo) é uma
rede formada por laboratórios e companhias, em que
cada um dos membros responsabilizar-se-á por uma
parte da criação de neuroprótese. O consórcio tem elos
no Japão, França, Alemanha, Suíça, Estados Unidos e
Brasil.
O objetivo principal do projeto é desenvolver uma
interface cérebro-máquina capaz de restaurar toda a
mobilidade de um indivíduo que apresenta paralisias.

18. 2010: perna biônica foi apresentada a um centro médico de
San Antonio, nos EUA,sob sistema da PowerFoot BiOM. Ela
restaura os movimentos do pé, tornozelo e panturrilha da perna
amputada e ajuda a impulsionar o paciente durante a
caminhada.

19. HAL (Hybrid Assistive Limb)
Exoesqueleto em desenvolvimento
na Universidade Tsukuba, Japão.
Quando a pessoa pensa em se
movimentar, sinais nervosos podem
ser captados pelo HAL e os
convertem em ação mecânica.
Se não houver boa sinalização
bioelétrica por problemas no
Sistema Nervoso Central ou
músculos, "HAL“ pode ser usado
através de controle robótico
automático.

20. 2011:
Experimento no
qual macaca foi
capaz de sentir
o que está se
tocando com o
braço virtual.

21. Abertura da copa do mundo em 2014??

22. O amanhã
Interface cérebro-máquina
Curto prazo (próximos anos): as principais aplicações serão na
medicina com novos métodos de reabilitação neurológica, para
tratar condições como paralisia.

23. Médio prazo (próximas duas décadas): “chegarão as
aplicações computacionais. Nossa relação com as máquinas
será completamente diferente: não usaremos mais teclados,
monitores, mouse... o computador convencional deixará de
existir. Vamos submergir em sistemas virtuais e nos
comunicaremos diretamente com eles. “

24. • Longo prazo (próximo século): “o corpo deixará de ser o fator
limitante da nossa ação no mundo. Nossa mente poderá atuar
com máquinas que estão à distância e operar dispositivos de
proporções nanométricas ou gigantescas: de uma nave
espacial a uma ferramenta que penetra no espaço entre duas
células para corrigir um defeito.”

25. Em breve, Nicolelis e sua equipe na Universidade de Duke
deverão apresentar à comunidade científica sua mais nova
criação: uma interface cérebro-máquina wireless, embrião do
que Nicolelis chama brainet, uma espécie de internet
controlada por pensamento. Nessa versão idealizada pelo
cientista, nossa atividade elétrica cerebral viajaria pelo ar
como ondas de rádio.
“Imagine viver num
mundo em que as
pessoas usam
computadores,
dirigem carros e se
comunicam
simplesmente por
meio do
pensamento.”

26. • “... vejo o futuro com muito otimismo e expectativa...
Talvez seja por não podermos conceber com muita
certeza as verdadeiras dimensões desse futuro, eu me
sinto compelido a abraçar esta oportunidade incrível de
poder libertar nossos cérebros dos nossos limites
corporais e de o que isto poderá trazer para a nossa
espécie(...) a interface cérebro-máquina promete
desencadear tremendas perspectivas humanísticas.”

27. OBRIGADO!

28. Referências:
ESTADÃO, Entrevista Miguel Nicolelis ao jornal, Integração entre cérebro-máquina vai
influenciar evolução (08 de Janeiro de 2011).Disponível em:
<http://www.estadao.com.br/noticias/vidae,integracao-entre-cerebro-e-maquinas-vai-
influenciar-evolucao,663729,0.htm> Acesso em: 30 de junho de 2012
VEJA, Entrevista Miguel Nicolelis à Revista, Em 2014 tetraplégico vai dar o pontapé
inicial da copa do mundo usando um exoesqueleto promete neurocientista (01 de
Julho de 2011).Disponível em:< http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/em-2014-
tetraplegico-vai-dar-o-pontape-inicial-da-copa-do-mundo-usando-um-exoesqueleto-
promete-neurocientista> Acesso: em 02 de Julho de 2012
MACHADO, S., CUNHA, M., VELASQUES, B., MINC, D., BASTOS, V., BUDDE, H., CAGY, M.,
PIEDADE, R., RIBEIRO, P. “Interface cérebro-computador: Novas perspectivas para
reabilitação”. Disponível em:
<http://www.revistaneurociencias.com.br/edicoes/2009/RN%2017%2004/258%20revi
sao.pdf>. Acesso em: 1 de julho de 2012.

29. Revista ISTOÉ independente. Capa “Medicina e Bem-Estar”. Edição 2023. 11/08/2008.
Disponível em<
http://www.istoe.com.br/reportagens/9730_O+MOVIMENTO+DE+NICOLELIS > Acesso
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UOL Ciência e Saúde. “Experimento com neuroprótese acontece este ano no Brasil, diz
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Moreira,A.,Rios,F.,Ladeira,G.,Vieira,P.,Silva,R.”Neuropróteses e suas
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em:<http://scholar.googleusercontent.com/scholar?q=cache:qV9jkHX1Zi0J:scholar.go
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30. 'Olho biônico' garante novas esperanças para cegos (03 de abril de 2011).
Disponível em: <http://www.neuroengenharia.com.br/ >Acesso em: 1 de
julho de 2012
Empresa diz que perna biônica restaura movimentos perdidos (26 de
novembro de 2010). Disponível em: <http://www.neuroengenharia.com.br/>
Acesso em: 1 de julho de 2012.
Cego volta a enxergar após ter chip implantado no olho (3 de novembro de
2010). Disponível em: <http://www.neuroengenharia.com.br/>. Acesso em: 1
de julho de 2012.