BrainPort

Foto cedida pela empresa Wicab. Aparato de equilíbrio BrainPort

Os cientistas estudam a apresentação eletrotátil de informação visual desde 1900 pelo menos. Essas pesquisas normalmente usavam uma câmera para estabelecer os níveis atuais para uma matriz de eletrodos que corresponde aos sensores leves da câmera atuais. A pessoa tocando a matriz podia perceber visualmente o formato e a orientação espacial do objeto em que a câmera estava focada. O BrainPort desenvolve essa tecnologia e é conhecido como mais moderno, controlado e sensível que os sistemas que vieram antes dele.

Por uma razão, o BrainPort usa a língua em vez das pontas dos dedos, abdômen ou costas (usados por outros sistemas). A língua é mais sensível que outras áreas da pele - as fibras nervosas estão mais próximas da superfície, são mais numerosas e não há stratum corneum (uma camada exterior de célula de pele morta) para agir como isolador. É necessária menos voltagem para estimular as fibras nervosas na língua, 5 a 15 volts comparados com 40 a 500 volts para áreas como as pontas dos dedos e abdômen. Além disso, a saliva contém eletrólitos, íons livres que agem como condutores elétricos, para ajudar a manter o fluxo de corrente entre o eletrodo e o tecido da pele. E a área do córtex cerebral que interpreta dados táteis da língua é maior que as áreas que interpretam para outras partes do corpo, então ela é uma escolha natural para transmitir dados baseados no tato para o cérebro.

A Wicab vem buscando a aprovação da FDA para uma aplicação do BrainPort em correção de equilíbrio. Uma pessoa cujo sistema vestibular (o mecanismo de equilíbrio geral que começa nos ouvidos internos) é danificado, tem pouco ou nenhum senso de equilíbrio; em casos graves, pode precisar se apoiar nas paredes para atravessar um corredor ou ser incapaz de andar. Alguns problemas no ouvido interno incluem desordens do vestibular bilateral (BVD), o neuroma acústico e a doença de Meniere, e o sentido de equilíbrio pode também ser afetado por condições como enxaquecas e derrames. O aparato de equilíbrio BrainPort pode ajudar pessoas com problemas de equilíbrio a treinarem de novo o cérebro para interpretar informações de equilíbrio vindas da língua em vez do ouvido interno.

Foto cedida pela empresa Wicab Os componentes simplificados do aparato de equillíbrio da BrainPort

Um acelerômetro é um aparelho que mede, entre outras coisas, a inclinação em relação à força da gravidade. O acelerômetro no lado inferior da série de eletrodos 10 por 10 transmite dados sobre a posição da cabeça para a CPU, por meio de circuitos de comunicação. Quando a cabeça pende para a direita, a CPU recebe os dados da "direita" e envia um sinal para que a série de eletrodos forneça corrente para o lado direito da língua do usuário. Quando a cabeça pende para a esquerda, o aparelho avisa o lado esquerdo da língua. Quanto a cabeça está nivelada, o BrainPort envia um pulso para o meio da língua. Após múltiplas sessões com o aparato, o cérebro do sujeito começa a pegar os sinais como indicação da posição da cabeça (a informação de equilíbrio que normalmente vem do ouvido interno) em vez de somente a informação tátil.

A Wicab realizou uma pesquisa clínica com o aparato de equilíbrio em 2005, com 28 indivíduos sofrendo de desordens vestibulares bilaterais (DVB). Após treinar com o BrainPort, todos os indivíduos retomaram seu senso de equilíbrio por um certo período, às vezes mais de seis horas após cada sessão de 20 minutos de BrainPort. Eles podiam controlar os movimentos do corpo e andar com estabilidade em uma variedade de ambientes, em passo normal e com o controle fino do motor. Eles experimentaram o relaxamento do músculo e a calma emocional, melhorando a visão e a percepção profunda e normalizando os padrões de sono.

Os resultados do teste para o aparato de visão BrainPort não são muito encorajadores, embora a Wicab não tenha realizado ainda testes clínicos formais com a instalação. De acordo com o Departamento de Oftamologia da Universidade de Washington, 100 milhões de pessoas nos Estado Unidos sofrem de deficiência visual. Isso pode ser relacionado à idade, incluindo catarata, glaucoma e degeneração macular, doenças como tracoma, diabetes ou HIV, ou o resultado de trauma ocular advindo de um acidente. BrainPort pôde auxiliar os portadores de deficiência visual com formas limitadas de visão.

Foto cedida pela empresa Wicab. Um protótipo dos componentes da visão do BrainPort simplificado

Para produzir visão tátil, o BrainPort usa uma câmera para capturar os dados visuais. As informações óticas - a luz atingiria a retina - que a câmera reconhece estão na forma digital e usam os sinais de rádio para enviar os uns e os zeros para a CPU codificar. Cada grupo de pixels no sensor da câmera corresponde a um eletrodo na série. A CPU administra um programa que se torna a informação elétrica da câmera em um sinal codificado espacialmente. O sinal codificado representa diferenças nos dados do pixel com diferenças nas características de tal freqüência, amplitude e duração. As informações da imagem multidimensional levam a forma de variação em corrente de pulso ou voltagem, duração de pulso, intervalos entre pulsos e o número de pulsos em uma ruptura, entre outros parâmetros. A patente norte-americana 6.43.450 licenciou a Wicab para aplicação do BrainPort:

Para o alcance que um usuário treinado pode distinguir simultaneamente entre as múltiplas características de amplitude, largura e freqüência, os pulsos podem transmitir a informação multidimensional da mesma forma que o olho percebe a cor de estimulação, independentemente de receptores diferentes de cores.

A série de elétrodos recebe o sinal resultante via o circuito de estimulação e o aplica à língua. O cérebro, por fim, aprende a interpretar e usa a informação vinda da língua como se estivesse vindo dos olhos.

Após treinar em testes laboratoriais, os indivíduos cegos são capazes de perceber traços visuais, como profundidade, perspectiva, tamanho e formato. Os indivíduos podem até sentir os pulsos na língua, mas também percebem as imagens geradas desses pulsos pelo cérebro. Eles notaram os objetos na sua frente, separados do seu próprio corpo. Podiam perceber e identificar as letras do alfabeto. Em um caso, quando o alpinista cego Erik Weihenmayer testou o aparato, foi capaz de localizar a esposa em uma floresta. Uma das questões mais comuns nesse ponto é: "eles estão vendo de verdade?". Isso tudo depende de como você define visão. Se ver significa você poder identificar a letra "T" em algum ambiente externo, sentir quando esse "T" é aumentado, diminuído, muda a orientação ou se afasta de seu próprio corpo, então eles estão realmente vendo. Um estudo que realizou exames PET cerebrais em cegos congênitos enquanto usavam o aparato de visão BrainPort verificou que, depois de várias sessões com o BrainPort, o centro da visão do cérebro do indivíduo se iluminou quando informações visuais foram para o cérebro através da língua. Se "ver" significa que há atividade no centro da visão do córtex cerebral, então os indivíduos cegos estão realmente vendo.

O resultados dos testes BrainPort são incríveis e levam muitos a se perguntarem sobre o escopo das aplicações para a tecnologia. Na próxima seção, vamos ver que as aplicações BrainPort da Wicab estão sendo focadas nos testes clínicos, que outras aplicações estão previstas para essa tecnologia e qual a previsão de lançamento comercial de uma versão do aparato acessível ao consumidor.