Noland Arbaugh tem um chip de computador embutido em seu crânio e um conjunto de eletrodos em seu crânio. cérebro. Mas Arbaugh, o primeiro usuário do Neuralink interface cérebro-computador, ou BCI, diz que não saberia que o hardware estava lá se não se lembrasse de ter feito a cirurgia. “Se eu tivesse perdido a memória, acordasse e você me dissesse que havia algo implantado em meu cérebro, provavelmente não acreditaria em você”, diz o morador do Arizona, de 30 anos, que ficou paralisado abaixo. no meio do pescoço desde um acidente de natação em 2016. “Não tenho nenhuma sensação disso – não há como saber se está lá, a menos que alguém vá e o empurre fisicamente.”
O chip Neuralink pode ser fisicamente discreto, mas Arbaugh diz que teve um grande impacto em sua vida, permitindo-lhe “reconectar-se com o mundo”. Ele foi submetido a uma cirurgia robótica em janeiro para receber o implante N1, também chamado de “o Link”, no primeiro teste aprovado da Neuralink em humanos.
Os BCIs existem há décadas. Mas porque o tecnólogo bilionário Elon Musk proprietária da Neuralink, a empresa recebeu atenção descomunal. Trouxe um interesse público renovado para uma tecnologia que poderia melhorar significativamente a vida de pessoas que vivem com tetraplegia, como Arbaugh, bem como de pessoas com outras deficiências ou doenças neurodegenerativas.
Os BCIs registram a atividade elétrica no cérebro e traduzem esses dados em ações de saída, como abrir e fechar uma mão robótica ou clicar no mouse de um computador. Eles variam em seu design, nível de invasividade e resolução das informações que capturam. Alguns detectam a atividade elétrica dos neurônios com informações totalmente externas. matrizes de eletroencefalograma (EEG) colocadas sobre cabeça de um sujeito. Outros usam eletrodos colocado na superfície do cérebro para rastrear a atividade neural. Depois, há dispositivos intracorticais, que utilizam eletrodos implantados diretamente no tecido cerebral, para chegar o mais próximo possível dos neurônios-alvo. O implante da Neuralink se enquadra nesta categoria.
Capturar a atividade neural pode ser como tentar gravar um bate-papo entre duas pessoas em um estádio lotado, diz Douglas Weber, engenheiro mecânico e neurocientista da Carnegie Mellon University. Para ouvir algo além do rugido da multidão, você precisa chegar perto da pessoa que está falando. “Quanto mais longe você está do orador, mais confusas e confusas as conversas se tornam”, explica ele. O Neuralink enfia eletrodos no córtex motor que controla o movimento do cérebro, posicionando “sensores bem próximos aos neurônios individuais que estão conversando”.
Neuralink não é o primeiro a fazer isso. Um dispositivo chamado Utah Array – uma pequena grade retangular de pontas de silício – é o sistema de eletrodos padrão para BCIs intracorticais. Foi desenvolvido por Richard Normann, professor de bioengenharia da Universidade de Utah, na década de 1990; em 2004, Matthew Nagle foi A primeira pessoa usar um Utah Array BCI para controlar um cursor com seus pensamentos. O projeto da Neuralink, baseado em pesquisas anteriores com microfios, também não é o primeiro a substituir o conjunto rígido de Utah por uma rede de fios finos e flexíveis que possuem eletrodos ao longo de seu comprimento.
O que Neuralink tem O que é feito, no entanto, é condensar vários avanços em um único dispositivo implantável, intracortical e sem fio. “Eles pegaram o melhor de tudo que eu vi e juntaram tudo”, diz Jennifer Collingerengenheiro biomédico e professor associado da Universidade de Pittsburgh.
Dados em ação
O hub eletrônico circular do Link se conecta a 64 fios superfinos que contêm um total de 1.024 eletrodos. Isso é cerca de 10 vezes mais eletrodos que um Utah Array (embora vários Utah Arrays tenham sido implantados no cérebro de uma única pessoa ao mesmo tempo). O Link transmite dados neurais compactados do cérebro via Bluetooth, e um algoritmo ajustado aos padrões neurais exclusivos do usuário traduz esses dados em ação.
Arbaugh diz que conseguiu mover um cursor digital uma semana após a cirurgia do implante. Ele faz isso de duas maneiras. Há o que ele descreve como “tentativa de movimento” – ou simplesmente forçar um membro paralisado a fazer o que não consegue mais. Ao instigar o movimento dos músculos de sua mão (que ele diz ainda pode produzir leves movimentos) e ao realizar os movimentos mentais de usar um mouse com essa mão, ele pode mover o cursor pela tela com pouco esforço. “É muito intuitivo”, diz Arbaugh.
Ele também descobriu que olhar para o cursor e imaginar o caminho que gostaria que ele seguisse lhe permite navegar em uma tela. Ele chama isso de “movimento imaginado”. Ele usa os dois métodos, muitas vezes em conjunto. O primeiro é um pouco mais desgastante fisicamente, enquanto o segundo requer algum foco mental extra. Mas ambos permitem multitarefa: Arbaugh pode falar ou comer ao mesmo tempo que opera seu computador.
Antes do implante, se Arbaugh quisesse usar um computador, ele o fazia por comando de voz ou movendo um bastão bucal através de uma tela sensível ao toque (o que exigia que alguém o ajudasse a se posicionar). Mas com o seu BCI, Arbaugh diz que é capaz de fazer mais – de forma mais rápida, independente e confortável. Usar os melhores BCIs “deve parecer tão natural quanto o movimento voluntário e saudável”, diz Leigh Hochberg, médico neurointensivo e neurocientista da Brown University, do Massachusetts General Hospital, da Harvard Medical School e do VA Providence Healthcare System. Em seu trabalho, ele conduziu vários testes e estudos em humanos da BCI, incluindo algumas pesquisas para Neuralink. Hochberg diz que às vezes avalia o quão bem um dispositivo funciona pelo quão pouco o sujeito pode descrever a experiência do usuário. “Se nossos participantes não conseguem nos dizer exatamente como fizeram alguma coisa”, diz ele, “sabemos que estamos no caminho certo”.
Neuralink afirma que Arbaugh tem recordes quebrados para controle de cursor BCI e atingiu oito bits por segundo, uma medida que incorpora velocidade e precisão. (Neuralink lançou seu benchmark de controle de cursor, uma tarefa de clique quadrado, se você quiser comparar sua capacidade com a de Arbaugh.) Arbaugh diz que usa seu dispositivo por horas seguidas para navegar na Web, enviar mensagens de texto, navegar nas redes sociais, navegar em aplicativos e – talvez a maioria o mais importante: jogue videogame. O xadrez online e o jogo de estratégia de construção de mundo Civilization VI são seus favoritos.
O dispositivo tem uma desvantagem inevitável, diz ele: precisa ser carregado regularmente, interrompendo suas sessões de jogo. Para ligar seu implante, Arbaugh veste um chapéu com um carregador sem fio integrado – uma grande mudança em relação aos BCIs plug-in ainda usados em muitos ambientes de pesquisa. Fora isso, usar o Link tem sido praticamente perfeito, diz ele – exceto quando, em fevereiro, ele quase parou de funcionar.
Retraindo tópicos
Cerca de um mês após a cirurgia, Arbaugh perdeu uma funcionalidade significativa do seu implante. A princípio ele pensou que fosse um bug de software, mas a equipe do Neuralink logo o informou que era um problema de hardware. De acordo com Arbaugh, a análise dos sinais do eletrodo feita pela Neuralink revelou que 85% das roscas do implante haviam “retraído” ou saído da posição. A Neuralink relatou publicamente o problema pela primeira vez em um postagem no blog em 8 de maio, meses após a detecção do revés. (Neuralink não respondeu a Científico Americano perguntas sobre a retração da linha.)
“Foi muito difícil aceitar isso”, diz Arbaugh. “Eu estava apenas afundando meus dentes nisso. Eu alcancei este lugar alto. E depois de um mês, [felt like it] tudo iria desabar.”
Weber observa que a possibilidade de tal decepção e ansiedade é um dos “maiores riscos” na pesquisa de BCI em humanos. “Imagine o estresse de sofrer uma lesão na medula espinhal pela primeira vez. Agora imagine ter que passar por isso de novo”, diz ele.
Ao ajustar o algoritmo do sistema para responder aos eletrodos que ainda transmitiam dados, o Neuralink conseguiu restaurar grande parte da funcionalidade de seu implante, diz Arbaugh. Desde então, ele mostrou sua habilidade com o cursor em demonstrações em vídeo e diz que voltou a quebrar recordes de velocidade. Mas algumas das soluções exigiram soluções criativas. Os engenheiros da Neuralink criaram um sistema onde Arbaugh faz uma seleção em uma tela passando o cursor no lugar por 0,3 segundos em vez de clicar. “Estamos planejando voltar a um único clique onde eu o inicio”, diz ele. Mas isso ainda não aconteceu.
A empresa também não divulgou um relatório científico formal sobre a experiência de Arbaugh. Isso limita o quanto pode ser entendido sobre a tecnologia por enquanto, diz George Malliaras, engenheiro que lidera o laboratório de bioeletrônica da Universidade de Cambridge. Não está claro por que ou até que ponto os fios se retraíram, se a sua posição continuou a mudar ou se os fios restantes se estabilizaram, observa Malliaras. “Temos que esperar até que sejam publicados artigos com dados”, diz ele.
Enquanto isso, a Food and Drug Administration dos EUA deu luz verde aos planos da Neuralink de avançar com o ensaio clínico e implantar um segundo dispositivo em outra pessoa. A empresa tentará resolver o problema de retração implantando as roscas do N1 mais profundamente do que foram colocadas no caso de Arbaugh (oito milímetros versus três a cinco milímetros), como relatado pela primeira vez pelo Jornal de Wall Street. “É uma estratégia que vale a pena testar, desde que não altere o perfil de segurança”, diz Weber. “Eles não fariam isso se o FDA não achasse que estava tudo bem, então tem que ser algo que já foi aprovado em seu protocolo. Esperamos que isso resolva o problema”.
Arbaugh, no entanto, não desanima com o revés. Para ele, tudo o que passou tem um propósito: melhorar a tecnologia para os outros. “O objetivo deste estudo foi descobrir o que funciona e o que não funciona”, diz ele. Cada informação coletada pelo Neuralink aumenta o conjunto de dados que um dia poderá permitir alguns dos objetivos mais ambiciosos dos pesquisadores do BCI: restaurar o movimento de membros paralisados ou a visão de cegos. “Tento manter minhas expectativas bem fundamentadas”, diz ele. Mas o terreno parece estar a mudar rapidamente no campo da BCI. Ele está feliz por estar entre os primeiros e animado para que a próxima pessoa consiga algo ainda melhor.
Este artigo foi publicado pela primeira vez em Americano científico. © ScientificAmerican. com. Todos os direitos reservados. Siga em frente TikTok e Instagram, X e Facebook.