Parte Um: O Colosso Humano
Parte Dois: O Cérebro
Parte Três: Voando sobre o Ninho de Neurônios
Parte quatro: interfaces do neurocomputador
Parte Cinco: O Problema Neuaralink
Parte Seis: Age of Wizards 1
Parte Seis: Age of Wizards 2
Parte Sete: A Grande Fusão
Vídeo promocional:
Em 1969, um cientista chamado Eberhard Fetz conectou um neurônio no cérebro de um macaco a um mostrador na frente de seu rosto. As setas tiveram que se mover quando o neurônio disparou. Quando a macaca pensou que o neurônio fosse ativado e as flechas mudassem, ela recebeu um doce com sabor de banana. Com o tempo, o macaco começou a se aprimorar nessa brincadeira, pois queria doces mais deliciosos. O macaco aprendeu a ativar um neurônio separado e se tornou o primeiro personagem a receber uma interface de neurocomputador.
Nas décadas seguintes, o progresso foi bastante lento, mas em meados dos anos 90 a situação começou a mudar e, desde então, tudo se acelerou.
Como nossa compreensão do cérebro e do equipamento de eletrodos é bastante primitiva, nossos esforços tendem a ser direcionados para a criação de interfaces simples que serão usadas nas áreas do cérebro que melhor entendemos, como o córtex motor e o córtex visual.
E uma vez que a experimentação humana só é possível para pessoas que estão tentando usar o NCI para aliviar seu sofrimento - e porque a demanda do mercado está focada nisso - nossos esforços têm sido quase inteiramente dedicados a restaurar funções perdidas para pessoas com deficiência.
As maiores indústrias NCI do futuro, que irão fornecer às pessoas superpoderes mágicos e transformar o mundo, estão agora em um estado de embrião - e temos que ser guiados por elas, bem como por nossas próprias suposições, pensando sobre como o mundo será em 2040, 2060 ou 2100.
Vamos examiná-los.
Este é um computador criado por Alan Turing em 1950. É chamado Pilot ACE. Uma obra-prima de seu tempo.
Agora olhe para isto:
Ao ler os exemplos abaixo, quero que você mantenha essa analogia diante de seus olhos -
O Pilot ACE é o mesmo para o iPhone 7
do que
cada exemplo abaixo é para _
- e tente imaginar como deve haver um travessão. Voltaremos a ele mais tarde.
Em qualquer caso, de tudo que li e discuti com pessoas da área, existem atualmente três categorias principais de interfaces neurais de computador em desenvolvimento:
Primeiro NCI tipo # 1: usando o córtex motor como um controle remoto
Caso você tenha esquecido, o córtex motor é esse cara:
Muitas áreas do cérebro são incompreensíveis para nós, mas o córtex motor é menos incompreensível para nós do que outros. E o mais importante, é bem mapeado, suas partes individuais controlam partes individuais do corpo.
É importante ressaltar que esta é uma das grandes regiões do cérebro responsável pelo nosso trabalho. Quando uma pessoa faz algo, o córtex motor quase certamente puxa os cordões (pelo menos o lado físico da ação). Portanto, o cérebro humano não precisa aprender a usar o córtex motor como controle remoto, porque o cérebro já o usa como tal.
Levante sua mão. Agora abaixe. Vejo? Sua mão é como um pequeno drone de brinquedo, e seu cérebro simplesmente usa o córtex motor como um controle remoto para tirar o drone de volta e sair.
O objetivo de um NCI baseado no córtex motor é conectar-se a ele e, então, quando o controle remoto disparar um comando, ouvir esse comando e enviá-lo para algum dispositivo que possa responder a ele. Por exemplo, disponível. Um feixe de nervos é o intermediário entre o córtex e a mão. O NCI é um intermediário entre o córtex motor e o computador. É simples.
Um desses tipos de interface permite que uma pessoa - geralmente uma pessoa paralisada do pescoço ou com um membro amputado - mova o cursor na tela com a mente.
Tudo começa com uma matriz de múltiplos eletrodos de 100 pinos que é implantada no córtex motor humano. O córtex motor de uma pessoa paralisada funciona bem - apenas a medula espinhal, que servia como intermediária entre o córtex e o corpo, parou de funcionar. Assim, com o arranjo de eletrodos implantado, os pesquisadores permitiram que a pessoa movesse o braço em diferentes direções. Mesmo que ele não consiga, o córtex motor funciona normalmente, como se ele pudesse.
Quando alguém move o braço, o córtex motor explode em atividade - mas cada neurônio geralmente está interessado apenas em um tipo de movimento. Portanto, um neurônio pode disparar sempre que uma pessoa move a mão para a direita, mas ficará entediado ao se mover em outras direções. Então, apenas um desses neurônios poderia determinar quando uma pessoa quer mover a mão para a direita e quando não. Mas com uma matriz de eletrodos de 100 eletrodos, cada um ouvirá um neurônio separado. Portanto, durante os testes, quando uma pessoa é solicitada a mover a mão para a direita, por exemplo, 38 em cada 100 neurônios registram a atividade dos neurônios. Quando uma pessoa deseja mover sua mão para a esquerda, 41 outras são ativadas. No processo de praticar movimentos em diferentes direções e em diferentes velocidades,o computador recebe dados dos eletrodos e os sintetiza em uma compreensão geral do padrão de ativação neuronal, correspondendo às intenções de se mover ao longo dos eixos XY.
Então, ao exibir esses dados em uma tela de computador, uma pessoa pode, pelo poder do pensamento, "tentar" mover o cursor, na verdade controlá-lo. E funciona. BrainGate permitiu que o menino jogasse um videogame apenas com o poder do pensamento, usando NCIs acoplados ao córtex motor.
E se 100 neurônios podem dizer para onde querem mover o cursor, por que não podem dizer quando querem pegar o café e tomar um gole? Isso é o que essa mulher paralisada fez:
Outra mulher paralisada conseguiu voar em um simulador de caça F-35 e um macaco recentemente andou em uma cadeira de rodas usando seu cérebro.
E por que ficar limitado apenas às mãos? O pioneiro brasileiro do NKI Miguel Nicolelis e sua equipe construíram um exoesqueleto inteiro que permitiu a uma pessoa paralisada dar o pontapé inicial na Copa do Mundo.
Esses desenvolvimentos contêm as sementes de outras tecnologias revolucionárias do futuro, como as interfaces cérebro-a-cérebro.
Nicolelis fez um experimento em que o córtex motor de um rato no Brasil, que pressionava uma das duas alavancas de uma gaiola - uma da qual o rato sabia que iria gostar -, foi conectado pela Internet ao córtex motor de outro rato nos Estados Unidos. Um rato nos Estados Unidos estava em uma gaiola semelhante, exceto que, ao contrário de um rato no Brasil, ela não tinha informações sobre qual de suas duas alavancas a agradaria - a não ser os sinais que ela recebeu do rato brasileiro. No decorrer do experimento, se o rato americano acertasse a alavanca, a mesma puxada pelo rato no Brasil, os dois recebiam uma recompensa. Se eles puxaram o errado, eles não entenderam. Curiosamente, com o tempo, os ratos foram ficando cada vez melhores, funcionavam juntos, como um sistema nervoso - embora não fizessem ideia da existência um do outro. O sucesso do rato americano sem informação foi de 50%. Com sinais vindos do cérebro do rato brasileiro, a taxa de sucesso subiu para 64%. Aqui está um vídeo.
Em parte, funcionou também em humanos. Duas pessoas em edifícios diferentes trabalharam juntas enquanto jogavam um videogame. Um viu o jogo, o outro segurava um controle. Usando fones de ouvido de EEG simples, o jogador que viu o jogo poderia, sem mover as mãos, pensar em mover a mão para "atirar" no controle - e conforme seus cérebros se comunicavam entre si, o jogador com o controle sentia o sinal em seu dedo e pressionava o botão.
Primeiro NCI tipo # 2: olhos e ouvidos artificiais
Existem vários motivos pelos quais dar visão para cegos e som para surdos estão entre as categorias mais acessíveis de interfaces de neurocomputadores.
Primeiro, como o córtex motor, o córtex sensorial são partes do cérebro que entendemos muito bem, em parte porque tendem a ser bem mapeados.
Em segundo lugar, entre muitas das primeiras abordagens, não precisávamos lidar com o cérebro - podíamos interagir com os locais onde os ouvidos e os olhos se conectam ao cérebro, porque é aí que os distúrbios eram mais comuns.
E enquanto a atividade do córtex motor do cérebro era principalmente sobre ler neurônios para extrair informações do cérebro, os sentidos artificiais funcionam de forma diferente - estimulando os neurônios a enviar informações para dentro.
Nas últimas décadas, vimos um desenvolvimento incrível de implantes cocleares.
Um implante coclear é um pequeno computador que possui um microfone em uma extremidade (que fica na orelha) e um fio na outra que se conecta a uma série de eletrodos que revestem a cóclea.
O som entra no microfone (o pequeno gancho na parte superior da orelha) e vai para a coisa marrom, que processa o som para filtrar frequências menos úteis. A coisa marrom então transmite a informação pela pele, por indução elétrica, para outro componente do computador, que converte a informação em impulsos elétricos e a envia para a cóclea. Os eletrodos filtram os impulsos em freqüência como uma cóclea e estimulam o nervo auditivo como os fios de cabelo em uma cóclea. É assim que parece de fora:
Em outras palavras, o ouvido artificial desempenha a mesma função de converter sons em impulsos e transmiti-los ao nervo auditivo que o ouvido normal.
Mas isso não é o ideal. Por quê? Porque para enviar som ao cérebro com a mesma qualidade do ouvido comum, você precisa de 3500 eletrodos. A maioria dos implantes cocleares contém apenas 16. Rough.
Mas estamos na era do Pilot ACE - claro, rude.
No entanto, o implante coclear de hoje permite que as pessoas ouçam a fala e falem, o que já é bom.
Muitos pais de crianças surdas recebem implantes cocleares quando têm um ano de idade.
No mundo da cegueira, uma revolução semelhante está ocorrendo na forma de um implante de retina.
A cegueira costuma ser o resultado de doenças da retina. Nesse caso, o implante pode desempenhar uma função semelhante para a visão como um implante coclear para a audição (embora não tão diretamente). Ele faz a mesma coisa que o olho normal, transmitindo informações aos nervos na forma de impulsos elétricos, assim como os olhos.
Uma interface mais complexa do que um implante coclear, o primeiro implante de retina foi aprovado pelo FDA em 2011 - o implante Argus II fabricado pela Second Sight. O implante de retina tem a seguinte aparência:
E funciona assim:
O implante retinal possui 60 sensores. Existem cerca de um milhão de neurônios na retina. Rude. Mas ver bordas borradas, formas, jogo de luz e escuridão é muito melhor do que não ver nada. O que é especialmente interessante é que um milhão de sensores não são necessários para obter uma boa visão - a modelagem sugeriu que 600-1000 eletrodos serão suficientes para o reconhecimento facial e leitura.
Primeiro NCI tipo # 3: estimulação cerebral profunda
Desde o final da década de 1980, a estimulação cerebral profunda se tornou outra ferramenta rudimentar que ainda transforma vidas para muitas pessoas.
É também uma categoria de NCIs que não está relacionada ao mundo exterior - é o uso de interfaces de neurocomputadores para curar ou melhorar a si mesmo mudando algo interno.
O que acontece aqui é um ou dois fios de eletrodo, geralmente com quatro locais de eletrodo separados, que entram no cérebro e muitas vezes acabam em algum lugar no sistema límbico. Um pequeno marca-passo é então implantado na parte superior do tórax e conectado aos eletrodos. Como isso:
Os eletrodos podem fornecer uma pequena carga conforme necessário, o que é útil para muitas coisas importantes. Por exemplo:
- redução do tremor em pessoas com doença de Parkinson
- reduzindo a gravidade dos ataques
- redução do transtorno obsessivo-compulsivo
Por meio de experimentos (isto é, até agora sem a aprovação do FDA), os cientistas conseguiram aliviar certos tipos de dor crônica, como enxaquecas ou dor fantasma nos membros, curar ansiedade ou depressão em PTSD ou, em combinação com estimulação muscular, restaurar certos circuitos cerebrais perturbados que quebraram após acidente vascular cerebral ou doença neurológica.
* * *
Este é o estado da área ainda subdesenvolvida do NCI. E é nesse momento que Elon Musk entra. Para ele e para a Neuralink, a moderna indústria de NCI é o ponto A. Embora estejamos estudando o passado ao longo desses artigos para chegar ao momento presente. Agora é hora de olhar para o futuro - descobrir o que é o ponto B e como podemos chegar até ele.
ILYA KHEL
Parte Um: O Colosso Humano
Parte Dois: O Cérebro
Parte Três: Voando sobre o Ninho de Neurônios
Parte quatro: interfaces do neurocomputador
Parte Cinco: O Problema Neuaralink
Parte Seis: Age of Wizards 1
Parte Seis: Age of Wizards 2
Parte Sete: A Grande Fusão
