Entenda a interface Cérebro-Computador, que promete ajudar deficientes

A comunicação por impulsos elétricos entre o cérebro humano e as máquinas eletrônicas é chamada de interface cérebro-computador, do inglês Brain Computer Interface (BCI). Neste artigo, o TechTudo explica o que é esse avanço tecnológico, juntamente com seu funcionamento básico e suas principais características.
A interface cérebro-computador consiste na comunicação direta entre o cérebro humano e um dispositivo externo. Geralmente, as BCIs focam em assistir, aumentar ou reparar funções motoras ou cognitivas dos seres humanos.

Funcionamento do Cérebro
Nosso cérebro funciona, basicamente, através de pulsos elétricos. Os milhões de neurônios se constituem em uma rede interligada que é responsável por nossos movimentos, sensações, reações e até mesmo por nossos pensamentos, sentimentos e lembranças.
Cada vez que realizamos uma dessas atividades, pequenos sinais elétricos percorrem nossos neurônios a uma velocidade de 111,75 metros por segundo (402,30 km/h). Esses sinais, assim como todos, são gerados por diferenças de potenciais. No caso do cérebro, essa diferença de potencial é causada pelos íons presentes nas membranas dos neurônios.

Imagem ilustrativa dos sinais elétricos no cérebro humano (Foto: Reprodução)

Com a ciência do cérebro, os pesquisadores são capazes de descobrir quando um sinal é enviado e, assim, interpretar seu significado. De maneira análoga, os pesquisadores conseguem gerar sinais elétricos para passar ao cérebro determinada informação.

O funcionamento básico da interface cérebro-computador consiste na medição periódica das diferenças de voltagem entre os neurônios. Esses sinais capturados são amplificados e filtrados, buscando melhorar a resolução e a clareza do sinal. Esse é, então, convertido em valores digitais e transmitidos para computadores, que processam esses sinais para realizar determinada tarefa.
Através desta técnica, os cientistas conseguem, por exemplo, fazer uma pessoa com deficiência visual ou auditiva voltar a enxergar ou a ouvir. Para isso, basta que se identifique o sinal gerado quando uma pessoa escuta determinado som. Com esse conhecimento, um microfone pode enviar sinais sonoros diretamente ao cérebro quando detectasse o barulho.
Tipos de interfaces cérebro-computador
O principal desafio da BCI é o próprio mecanismo de interface. Deve-se definir onde implantar os eletrodos e em que nível de profundidade. Para isso, as interfaces cérebro-computador se dividem em não invasivas e invasivas.
Métodos não invasivos
As técnicas não invasivas consistem em sensores elétricos  que são colocados na superfície do couro cabeludo. Um exemplo de utilização são os exames de eletroencefalograma (EEG). Os eletrodos leem os sinais do cérebro e os enviam para computadores. Esses processam os sinais e realizam as mais diversas tarefas, desde realizar um exame até a movimentação de cursores em telas ou de braços mecânicos.

Gravações de atividade cerebral gravada por um exame de eletroencefalograma (Foto: Reprodução)

Esses métodos não requererem cirurgia para serem implantados, o que é uma vantagem. No entanto, para alguns casos, não apresentam boa resolução para os sinais capturados ou gerados. Essa limitação se deve ao crânio, que age como uma barreira. O crânio bloqueia muitos sinais e distorce os pulsos que passam por ele. Para casos em que se quer uma clareza maior dos sinais elétricos do cérebro, deve-se utilizar os métodos invasivos.
Métodos invasivos
Os métodos invasivos consistem na inserção cirúrgica de eletrodos na massa cinzenta do cérebro. Por estarem na localidade, a resolução dos sinais é bem melhor e permite aplicações bem mais complexas, uma vez que os sensores e geradores de sinais podem ser implantados diretamente nas regiões em que os sinais são gerados.
No entanto, o fato de precisar de uma cirurgia significa riscos bastante elevados para o usuário e período de recuperação alto. Além disso, se os dispositivos forem deixados dentro do cérebro por períodos longos, formam-se cicatrizes na massa cinzenta devido aos próprios dispositivos. Essas cicatrizes, por sua vez, também ajudam a bloquear os sinais elétricos.

Ilustração do projeto de um implante cerebral chamado BrainGate (Foto: Reprodução)

Existem ainda, tipos parcialmente invasivos, os quais consistem em adicionar os eletrodos fora da massa cinzenta, mas ainda dentro do cérebro. Esses métodos possuem os mesmos problemas das cirurgias, mas trazem como vantagens o não bloqueio causado pelo crânio e a não formação de cicatrizes na massa cinzenta.
Localização dos eletrodos 
A localização dos eletrodos em um usuário é definida através de um exame de ressonância magnética. Através do exame, os médicos e os pesquisadores têm uma visão tridimensional e de alta resolução da atividade cerebral do usuário ou paciente. Para isso, ao submeter o usuário ao exame de ressonância magnética, pede-se que ele tente realizar tarefas que devem ser realizadas com a interface cérebro-computador. Por exemplo, se o usuário irá mover um braço mecânico, pede-se que ele imagine como mexe seu próprio braço. Dessa forma, as regiões do cérebro que tiverem maior atividade cerebral são definidas como regiões para a implantação dos eletrodos.

Exame de ressonância magnética usado para detectar atividade cerebral em diversas tarefas (Foto: Reprodução)

Considerações sobre ética
Embora já existam até equipamentos comerciais para implementar a interface cérebro-computador, um debate sobre implicações éticas desta interface não ocorreu. Os equipamentos são usados, principalmente, para o tratamento de doenças neurológicas. No entanto, outros comportamentos do indivíduo podem ser modificados, uma vez que o cérebro é alterado. Pode-se, portanto, citar diversos tópicos de debate, como as análises de riscos contra os benefícios, as consequências da BCI para a qualidade de vida dos pacientes e suas famílias, leituras da mente humana e privacidade, controle da mente dos usuários e até modificações na personalidade dos usuários.
Embora achemos que essa tecnologia reside apenas em filmes de ficção científica, a interface cérebro-computador já é uma realidade. E vocês, leitores do TechTudo? O que acham dessa interface? Seriam usuários da tecnologia? O que acham das preocupações éticas da interface? Vamos discutir esses avanços aqui no nosso site. O espaço dos comentários é seu.