Ultrassom para ler mentes

A técnica de imagem por ultrassom permite que os cientistas leiam mentes, o método obteve sucesso em primatas e leu as intenções de seus cérebros.

Um novo tipo de interface cérebro-máquina (IMC) que é minimamente invasiva pode ler as intenções do cérebro usando a tecnologia de ultra-som.

O sistema surgiu de uma equipe colaborativa de pesquisadores da Caltech. Eles desenvolveram um método para ler a atividade cerebral correspondente ao planejamento do movimento.

O estudo da equipe está na revista Neuron, publicado na segunda-feira, 22 de março.

Neurocientistas que trabalham com IMC para mapear a atividade do cérebro para movimentos correspondentes terão um dia de campo graças a este novo estudo. Normalmente, esses dispositivos leem e interpretam a atividade cerebral e a conectam a um computador ou máquina.

No entanto, esses dispositivos geralmente requerem cirurgia invasiva do cérebro. Por isso, muitos pacientes sentem medo a fazer.

As novidades desta nova tecnologia, que usa a tecnologia de ultrassom funcional (fUS), mapeia com precisão a atividade neural de sua fonte no interior do cérebro com uma resolução de 100 micrômetros.

“O mais empolgante é que fUS é uma técnica jovem com enorme potencial. Mas este é apenas nosso primeiro passo para levar alto desempenho e IMC menos invasivo para mais pessoas”. Assim disse Sumner Norman, pós-doutorado no laboratório de Andersen e co-autor em o novo estudo.

Pulsos de som de alta frequência

A tecnologia de ultrassom e imagens funciona emitindo pulsos de som de alta frequência, explicam os pesquisadores. E então medem como essas vibrações sonoras reverberam em uma substância, como o tecido humano. Desde então, já se usa amplamente esse tipo de mecanismo para obter imagens de um feto no útero, por exemplo.

A equipe percebeu que essa técnica de imagem também pode ajudar a prever o movimento e o comportamento.

Como disse Mikhail Shapiro, professor de engenharia química e investigador do Heritage Medical Research Institute e parte da equipe de pesquisa. “Esta técnica produziu imagens detalhadas da dinâmica dos sinais neurais em nossa região-alvo que não podiam ser vistas com outras técnicas não invasivas como fMRI . “

“Produzimos um nível de detalhe próximo da eletrofisiologia, mas com um procedimento muito menos invasivo.”

Imaginando cérebros de primatas

Ler mentes de primatas

A equipe experimentou e testou seu método em primatas, ensinando-os a realizar tarefas simples, como mover os olhos e os braços em uma determinada direção após receber dicas. Os primatas experimentaram a tecnologia fUS enquanto realizavam essas tarefas. Assim mediu sua atividade cerebral no córtex parietal posterior, a parte do cérebro que planeja o movimento.

A equipe queria ver se as imagens do fUS também poderiam descobrir as intenções dos primatas antes de suas tarefas.

O sistema é composto por um algoritmo de aprendizado de máquina usando dados de ultrassom coletados em tempo real. Dessa forma, em poucos segundos, o algoritmo revela qual o próximo movimento dos primatas.

Como Richard Andersen, que fez parte do estudo, explicou a chave do funcionamento. “Apenas uma pequena janela transparente para ultra-som precisa ser implantada no crânio. Portanto, esta cirurgia é significativamente menos invasiva do que a necessária para implante de eletrodos . “

Este novo método abre muitas portas para neurocientistas que trabalham no desenvolvimento de IMC. Sobretudo pode minimizar amplamente a cirurgia invasiva. As próximas etapas incluem testes em pessoas, para checar os resultados em cérebros humanos.

Publicado em: Ciência, Tecnologia