Pela primeira
vez, uma equipa de investigadores do Instituto de Sistemas e Robótica
(ISR) da Universidade de Coimbra (UC) e do Instituto Politécnico de
Tomar (IPT) desenvolveu um sistema de interface cérebro-computador
que garante praticamente
100 por cento de fiabilidade e precisão no controlo de cadeiras de
rodas através do cérebro,
sem
exigir grande esforço mental ao utilizador.
As cadeiras de
rodas guiadas pelo cérebro apresentam-se como uma solução
promissora para pessoas com deficiências motoras graves, que não
podem usar interfaces convencionais. Contudo, a baixa fiabilidade e
precisão das interfaces cérebro-computador (ICCs) baseadas em
eletroencefalografia (EEG) e o elevado esforço mental exigido ao
utilizador – que fornece os comandos por meio de sinais cerebrais
para conduzir a cadeira de rodas, sem atividade muscular –,
inviabilizam a sua utilização, por razões de segurança.
Para ultrapassar
estes grandes obstáculos, o sistema proposto pela equipa do ISR e
IPT, cujos resultados já se encontram publicados na IEEE
Transactions on Human-Machine Systems,
assenta numa nova abordagem que combina três componentes: ritmo
personalizado, comandos de tempo ajustado e controlo colaborativo.
Ou seja,
esclarece Gabriel Pires, investigador principal do projeto, «no
mesmo sistema é possível a ICC detetar automaticamente quando o
utilizador pretende ou não enviar um comando, permitindo que este
não tenha de estar permanentemente focado, mas sim apenas quando
pretende enviar um comando, ao seu ritmo; o tempo para deteção da
intenção do utilizador é também ajustado automaticamente para
permitir um desempenho constante, sendo por exemplo menos suscetível
a desatenções ou fadiga; e, ainda, um controlo colaborativo entre o
utilizador e a máquina».
Este controlo
colaborativo significa que a cadeira de rodas «tem
um sistema de navegação que, por um lado, realiza as manobras finas
de navegação, aliviando o utilizador desse esforço, e, por outro
lado, corrige/interpreta possíveis comandos errados enviados pela
ICC»,
revela o investigador.
A viabilidade do
sistema foi validada em várias experiências realizadas com 6
pessoas com deficiências motoras graves, da Associação de
Paralisia Cerebral de Coimbra (APCC), e 7 pessoas sem deficiência
(grupo de controlo). Os participantes tinham de efetuar percursos de
navegação diferentes em ambientes semelhantes aos de um escritório,
como corredores, passagem de portas, gabinetes, acessos e desvio de
obstáculos e de pessoas. «Por
exemplo, uma das tarefas consistia na passagem por portas estreitas,
que é uma das tarefas mais desafiantes em termos de navegação
móvel dadas as dimensões da cadeira de rodas»,
sublinha Gabriel Pires.
Para conseguir
testar a interface, a equipa teve de desenvolver o sistema navegação
da cadeira de rodas, adaptar, do ponto de vista ergonómico, a
cadeira para poder ser usada por pessoas com limitação motora e
desenvolver os métodos de descodificação dos sinais
eletroencefalográficos da ICC.
As experiências
provaram um nível de precisão e fiabilidade sem precedentes,
superior a 99%, destaca o investigador do ISR e docente no Instituto
Politécnico de Tomar: «o
aumento da precisão de forma fiável foi uma grande conquista, ou
seja, mantendo o desempenho elevado ao longo do tempo,
independentemente das condições. Na verdade, em alguns conjuntos de
experiências obtivemos 100% de precisão com o grupo de controlo e
99.6% com o grupo de pessoas com deficiência motora».
Estes resultados
mostram, pela primeira vez, que é possível «conceber
sistemas controlados por ICCs com elevado desempenho e fiabilidade e
controlados de forma natural (sem elevado esforço mental do
utilizador e ao seu ritmo) por pessoas com forte limitação motora»,
afirma Gabriel Pires, frisando que esta avaliação foi obtida «de
forma quantitativa, mas também qualitativa através de questionários
colocados aos participantes. Os cenários de teste, embora realistas,
não deixam de ser bastante estruturados e menos complexos dos que
encontramos em ambiente doméstico no dia-a-dia».
No entanto,
apesar de os resultados serem altamente promissores, representando um
passo de gigante em direção ao uso desta tecnologia, o docente e
investigador previne que o sistema desenvolvido ainda «não
possui a maturidade para entrar no mercado. Para além de estas
experiências terem decorrido em ambiente relativamente controlado,
muito menos complexo do que os ambientes domésticos, um outro
desafio prende-se com os sistemas de aquisição dos sinais
eletroencefalográficos».
Por outro lado,
conclui, «a
montagem e ergonomia dos elétrodos ainda terá melhorar. Finalmente,
para utilização do sistema em ambientes domésticos mais dinâmicos
e exigentes, teremos de introduzir mais módulos de perceção do
meio circundante, um trabalho que já estamos a iniciar».
Esta nova
interface cérebro-computador foi desenvolvida no âmbito do projeto
de investigação e desenvolvimento (I&D) “B-RELIABLE: Métodos
para melhoria da fiabilidade e a interação em sistemas de interface
cérebro-máquina através da integração da deteção automática
de erros”, cofinanciado por fundos europeus e pela Fundação para
a Ciência e a Tecnologia (FCT). Para além de Gabriel Pires, a
equipa que criou a ICC é constituída por Aniana Cruz, Ana Lopes,
Carlos Carona e Urbano J. Nunes.
Cristina
Pinto