Ficamos mais próximos do controle natural de membros robóticos

Voluntário usa o sistema durante a fase de familiarização.
[Imagem: Patricia Capsi-Morales]

Próteses naturais

Pesquisadores do Instituto Italiano de Tecnologia e do Colégio Imperial de Londres estão abrindo caminho para o projeto de membros biônicos que parecem naturais para os usuários.

Eles conseguiram isto explorando a conexão entre padrões de movimento das mãos e padrões de controle dos neurônios motores em cenários em tempo real - as demonstrações envolveram 11 participantes sem deficiências físicas e 3 usuários de próteses.

O objetivo é ir além do modelo de próteses atuais, que muitas vezes são abandonadas pelos pacientes porque não respondem de forma natural às suas necessidades de movimento e controle.

Para que o sistema nervoso central reconheça o membro biônico como natural, é essencial que a prótese interaja com o ambiente da mesma forma que um membro real. Por esse motivo, os pesquisadores acreditam que as próteses devem ser projetadas com base na teoria das sinergias sensório-motoras e fabricadas com tecnologias de robótica macia.

Se uma interface de sensação natural entre nosso sistema nervoso e um corpo artificial for estabelecida, as implicações podem ir além das próteses. Por exemplo, permitindo a integração perfeita de humanos com peças robóticas, para auxiliar, capacitar e estender a nós mesmos, um conceito ainda controverso, mas que anima um número cada vez maior de cientistas - esse conceito é normalmente conhecido como trans-humanismo.

O conceito pode levar adiante o campo da biônica e até do trans-humanismo.
[Imagem: Patricia Capsi-Morales et al. - 10.1126/scirobotics.ado9509]

Sinergias

Esta é a primeira vez que duas estruturas fundamentais que organizam nosso corpo, as sinergias no nível dos motoneurônios espinhais e aquelas no nível dos comportamentos das mãos, são ligadas - sinergias são os padrões coordenados de ativação muscular e movimentos articulares do corpo humano.

Os experimentos mostraram que as posturas das mãos podem ser interpretadas como os resultados observáveis de estruturas neurais subjacentes dentro do sistema nervoso central. Essas estruturas podem ser acessadas e decodificadas usando algoritmos aplicados aos sinais elétricos produzidos pelos nossos músculos. Esses sinais são a manifestação periférica da atividade das células neurais na medula espinhal que impulsionam as contrações musculares. Uma vez que a atividade dessas células é decodificada, é possível identificar grupos celulares específicos que fundamentam o comportamento da mão.

Essa descoberta não apenas aprimora a compreensão dos mecanismos neurais que impulsionam o controle motor, mas também abre novos caminhos para o desenvolvimento de interfaces humano-máquina mais intuitivas e eficazes. Os pesquisadores agora podem co-projetar mãos robóticas multissinérgicas e algoritmos de decodificação neural, permitindo que usuários de próteses alcancem controle natural para abranger posturas infinitas e executar tarefas hábeis, incluindo a manipulação livre de objetos na mão, algo que não é viável com as abordagens anteriores.

Para demonstração, os pesquisadores projetaram uma mão protética macia com dois graus de atuação, permitindo que ela execute posturas impulsionadas por duas sinergias posturais primárias. O teste com 11 participantes saudáveis e três usuários de próteses confirmou que a integração das sinergias neurais e posturais permite um controle preciso, natural e coordenado de ações envolvendo múltiplos dedos.