Introdução

Uma mulher cega senta em uma cadeira segurando uma câmera de vídeo focalizada em um cientista sentado a sua frente. Ela tem um aparato na boca, tocando a língua, e há fios saindo do aparato que o ligam a uma câmera de vídeo. A mulher é cega de nascença e não sabe realmente com o que uma bola de borracha se parece, mas o cientista está segurando uma. E quando ele de repente rola a bola na direção dela, ela põe uma mão para pará-la. A mulher cega viu a bola. Através da língua.

Bem, não exatamente através da língua, mas o aparato em sua boca enviou uma mensagem visual por meio da língua de forma muito similar a quando as pessoas recebem informações visuais. Em ambos os casos, o mecanismo de informação sensorial inicial (a língua ou os olhos) envia os dados visuais para o cérebro, onde eles são processados e interpretados para formar as imagens. Estamos falando aqui de estimulação eletrotátil para aumento ou substituição sensorial, uma área de estudo que envolve o usa da corrente elétrica codificada para representar as informações sensoriais (as informações que uma pessoa não pode receber por meio dos canais normais) aplicando essa corrente à pele, que envia a informação ao cérebro. O cérebro aprende a interpretar essa informação sensorial como se fosse enviada através do canal tradicional para cada dado. Nas décadas de 60 e 70, esse processo foi  assunto de pesquisa pioneira na substituição sensorial no Instituto Smith-Kettlewell liderado por Paul Bach-y-Rita, mestre, professor de ortopedia e reabilitação e engenharia biomédica na Universidade de Wisconsin, Madison. Agora é a base para a tecnologia do BrainPort da Wicab (Dr. Bach-y-Rita é também cientista-chefe e presidente da Wicab).

VibraçãoA eletricidade não é o único tipo de estimulação usada nos aparatos de substituição sensorial de alta tecnologia. Há aparatos que usam a estimulação "vibrotátil", entre outros meios, para enviar informações para o cérebro por meio de um canal sensorial alternativo. Nesse aparato, os sinais sensoriais codificados são aplicados na pele por uma ou mais agulhas vibrando. O tactaid (em inglês), um aparato de substituição auditiva, usa esse tipo de tecnologia.

A maioria de nós está acostumada com o aumento ou a substituição de um sentido por outro. Os óculos são um exemplo típico de aumento sensorial. O Braille é um exemplo típico de substituição sensorial; nesse caso, você está usando um sentido - o tato - para obter informações normalmente direcionadas para outro sentido: a visão. A simulação eletrotátil é um método de alta tecnologia para receber, de alguma forma, resultados parecidos (embora mais surpreendentes) e é baseada na idéia de que o cérebro pode interpretar informações sensoriais mesmo se não houver o canal "natural". Dr. Bach-y-Rita coloca desta forma:

"... não vemos com os olhos; a imagem ótica não vai além da retina, onde é transformada nos padrões nervosos espaço-temporais de [impulsos] nas fibras óticas nervosas. O cérebro recria as imagens para análise dos padrões de impulso."

Os múltiplos canais que carregam a informação sensorial para o cérebro, dos olhos, ouvidos e pele, por exemplo, estão estabelecidos de modo a realizar atividades similares. Todas as informações sensoriais enviadas ao cérebro estão carregadas com fibras nervosas na forma de padrões de impulso e os impulsos terminam em centros sensoriais diferentes do cérebro para interpretação. Para substituir um canal de informação sensorial por outro, precisa-se codificar corretamente os sinais nervosos para um evento sensorial e enviá-los ao cérebro por meio de um canal alternativo. O cérebro parece ser flexível quando se trata de informação sensorial interpretativa. Pode, por exemplo, treiná-lo para ler informação do canal tátil, como a informação visual ou equilibrada e agir de acordo. No artigo "Um aparato que pode ser o caminho para o cérebro", do JS On-line, o engenheiro biomédico da Universidade de Wisconsin e co-inventor da tecnologia BrainPort Mitch Tyler afirma: "é um grande mistério a maneira como esse processo funciona, mas o cérebro pode fazer isso se você lhe der a informação correta".

Os conceitos no trabalho da estimulação eletrotátil para substituição sensorial são complexos, e os mecanismos de implementação também. A idéia é comunicar informações não táteis via estimulação elétrica do sentido do tato. Na prática, isso significa que uma série de eletrodos, recebendo informação de uma fonte de informação não tátil (uma câmera, por exemplo), aplica correntes elétricas pequenas, controladas e não doloridas (alguns sujeitos relatam sentir algo como gás de refrigerante) na pele em localizações precisas, de acordo com o padrão codificado. A codificação do padrão elétrico, em especial, tenta fazer mímica da informação que receberia pelo sentido que não está funcionando. Então, os padrões de luz obtidos por uma câmera para formar uma imagem, substituindo a percepção dos olhos, são convertidos em pulsos elétricos que representam aqueles padrões de luz. Quando os pulsos codificados estão aplicados à pele, ela está realmente recebendo as informações da imagem. De acordo com o Dr. Kurt Kaczmarek, co-inventor da tecnologia BrainPort e cientista sênior do Departamento de Ortopedia e Reabilitação Médica da Universidade do Wisconsin, o que acontece depois é que "o campo de eletricidade, assim que gerado no tecido subcutâneo, excita diretamente as fibras nervosas aferentes responsáveis pelas sensações de toque mecânico e normal". Essas fibras nervosas, através de sinais de toque de imagem codificada, sinalizam para a área sensorial tátil do córtex cerebral, o lobo parietal.

 

Observamos as marcações da parte do cérebro para ver onde essas partes estão localizadas

 

 

 

 

 

 

Dentro desse sistema, uma série de eletrodos pode ser usada para comunicar informações não táteis por meio de caminhos para o cérebro, geralmente usado para impulsos relacionados ao toque. Essa é uma área muito popular de estudo atualmente, e os pesquisadores estão observando caminhos intermináveis para utilizar a vontade aparente do cérebro de adaptar informação sensorial cruzada. Os cientistas estão estudando como usar a estimulação eletrotátil para fornecer informações sensoriais a portadores de deficiência visual, auditiva e motora e aqueles que perderam a sensibilidade do tato em certas áreas da pele em razão de algum tipo de dano no nervo. Um aspecto fascinante da pesquisa enfatiza como quantificar certas informações sensoriais em termos de parâmetros elétricos; em outras palavras, como transmitir a "leitura tátil" usando as características da eletricidade.

Esse é um campo de estudo científico que tem sido pesquisado por quase um século, mas que tem tido resultados positivos nas últimas décadas. A miniaturização de equipamentos eletrônicos e dos computadores mais potentes fez deste tipo de sistema uma realidade em vez de só uma demonstração laboratorial. Surge o BrainPort, um aparato que usa estimulação eletrotátil para transmitir informação sensorial não tátil para o cérebro. Ele usa a língua como um canal sensorial substituto. Nesta seção, vamos analisar BrainPort.

 

Sob circunstâncias normais, o lobo parietal recebe a informação tátil,
o lobo temporal recebe a informação auditiva, o lobo occipital recebe
a informação visual e o cerebelo recebe a informação de equilíbrio.
(O lobo frontal é responsável por todos os tipos de funções mais altas do cérebro
e a base do cérebro conecta o cérebro à médula espinhal.)