Robótica

Interface neural interliga cérebros de animais

Interface neural interliga cérebros de animais
"Nós não podemos sequer prever que tipos de propriedades emergentes surgirão quando os animais começarem a interagir como parte de uma Brainet."[Imagem: Duke University]

Telepatia por hardware

Pesquisadores conectaram eletronicamente os cérebros de dois ratos, o que permitiu que eles se comunicassem diretamente para resolver tarefas comportamentais simples.

Um dos ratos estava na Universidade de Duke, no estado da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, e outro estava no Instituto Internacional de Neurociências de Natal, no estado do Rio Grande do Norte, no Brasil.

Segundo os pesquisadores o trabalho poderá permitir, no futuro, a ligação de vários cérebros para formar o o primeiro "computador orgânico", que permita o compartilhamento de informação motora e sensorial entre grupos de animais.

"Apesar de os animais estarem em continentes diferentes, com a transmissão ruidosa resultante e atrasos de sinal, eles ainda puderam se comunicar", disse Miguel Pais Vieira, principal autor da pesquisa. "Isso sugere que no futuro poderemos criar uma rede de cérebros de animais distribuídos em vários locais diferentes."

"Nossos estudos anteriores com interfaces cérebro-máquina tinham-nos convencido de que o cérebro é muito mais plástico do que pensávamos. Naqueles experimentos, o cérebro foi capaz de se adaptar facilmente a aceitar estímulos vindos de dispositivos de fora do corpo e até mesmo aprender a processar luz infravermelha gerada por um sensor artificial," disse Miguel Nicolelis, orientador do estudo.

"Então, a pergunta que norteou o presente estudo foi: já que o cérebro pode assimilar sinais de sensores artificiais, será que poderia também assimilar informações geradas por sensores vindos de um corpo diferente?" explicou.

Cérebros interligados

Para testar a hipótese, os pesquisadores primeiro treinaram pares de ratos para resolver um problema simples: pressionar a alavanca correta quando uma luz indicadora acendesse acima da alavanca, para obter um gole de água.

A seguir, eles conectaram os cérebros dos dois animais por meio de duas matrizes de microeletrodos inseridos na área do córtex que processa a informação motora.

Um animal da dupla foi designado como o animal "codificador". Este animal recebeu um sinal visual que o informou qual alavanca pressionar para receber a recompensa.

Uma vez que este rato "codificador" pressionou a alavanca correta, uma amostra da atividade cerebral que codificou a decisão comportamental dele foi traduzida para um padrão de estimulação elétrica, que foi enviado diretamente ao cérebro do segundo animal da dupla, conhecido como o animal "decodificador".

O rato decodificador tinha os mesmos tipos de alavancas em sua câmara, mas não recebeu qualquer sinal visual indicando qual alavanca ele deveria pressionar para obter uma recompensa.

Na média, o rato decodificador obteve uma taxa de sucesso de cerca de 70%, apenas ligeiramente abaixo da taxa máxima de sucesso teórica, de 78%, que os pesquisadores haviam considerado como possível - esta taxa máxima foi obtida quando sinais elétricos gravados do próprio animal foram transmitidos diretamente para o cérebro do rato decodificador.

Interface neural interliga cérebros de animais
Um dos ratos estava no EUA, e o outro no Brasil. Eles receberam interfaces neurais, interligadas via internet. [Imagem: Pais-Vieira et al./NSR]

Brainet - Rede cerebral

A comunicação proporcionada por esta interface cérebro-cérebro foi de duas vias. Assim, o rato codificador não recebia uma recompensa completa se o rato decodificador fizesse uma escolha errada. O resultado dessa contingência peculiar levou ao estabelecimento de uma "colaboração comportamental" entre o par de ratos.

"Vimos que, quando o rato decodificador cometia um erro, o codificador basicamente, mudava tanto a sua a função cerebral quanto a comportamental, de modo a tornar mais fácil para o seu parceiro acertar", disse Nicolelis.

Nicolelis propõe que o experimento demonstra o funcionamento de um "computador orgânico", que resolve problemas de forma diferente de uma máquina de Turing - a arquitetura clássica dos computadores atuais.

"Neste caso, não estamos introduzindo instruções e sim apenas um sinal que representa uma decisão tomada pelo rato codificador, que é transmitido ao cérebro do animal decodificador, que tem que descobrir como resolver o quebra-cabeça. Então, nós basicamente criamos um sistema nervoso central composto dos cérebros de dois ratos".

Nicolelis observou que, em teoria, tal sistema não está limitado a um par de animais, mas poderia incluir uma rede de cérebros que ele chamou de "Brainet". Esse será o próximo passo na pesquisa.

"Nós não podemos sequer prever que tipos de propriedades emergentes surgirão quando os animais começarem a interagir como parte de uma Brainet. Em teoria, você poderia imaginar que a combinação de cérebros poderia fornecer soluções que cérebros individuais não podem alcançar sozinhos. Esta ligação até poderia significar que um animal incorporaria o senso de 'eu' de outro animal", disse ele.

Bibliografia:

A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information
Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Carolina Kunicki, Jing Wang, Miguel A. L. Nicolelis
Nature Scientific Reports
Vol.: 3, Article number: 1319
DOI: 10.1038/srep01319




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