a polêmica saga do exoesqueleto que apareceu invisível

Junho 14, 2014 § 18 comentários

O tapete colorido que forrou o gramado durante a cerimônia de abertura da Copa do Mundo de 2014 foi enrolado fatia a fatia. Os jogadores entraram em campo para o aquecimento. Urros para os brasileiros, vaias para os croatas. Locutores se esgoelando em estatísticas, escalações, comparações e superstições. E eu ansiosa esperando falarem do exoesqueleto. O pontapé inicial da copa, que seria dado por um paraplégico equipado com uma veste robótica comandada por seu cérebro, estava prestes a acontecer e nada de comentarem o que seria isso, de explicarem como funcionaria. A ciência estava prestes a participar do show da copa, mas estava claro que divulgação científica não entraria em campo.

Às 16h47 o pontapé cientifico foi narrado retroativamente na SportTV. Um vídeo ridiculamente rápido foi mostrado. O exoesqueleto estava no canto do canto do canto do gramado. Deu um toque pífio numa bola colocada junto a seu pé. E foi tudo. Nem dava para saber em que momento da abertura o tal pontapé ocorreu. Soube depois que na transmissão da Globo o episódio tinha aparecido em tela dividida, com Galvão Bueno falando da chegada do ônibus da seleção brasileira (veja vídeo da própria emissora). No final desse vídeo dá para ver que o tal pontapé ocorreu ainda durante a cerimônia de abertura:

Ou seja, o exoesqueleto não decolou como planejado (embora Nicolelis tenha comemorado com um “We did it!!!!” logo na sequência do feito). A FIFA, dona do show, decidiu que esse número não faria parte do espetáculo. E colocou-o para escanteio. Mas por que o espaço cedido foi essa aparição relâmpago num cantinho do campo bem longe das câmeras?

Corta para o passado recente. No início do ano, o Portal da Copa, do governo federal, apresentou uma reportagem sobre o projeto encabeçado por Nicolelis em que ele explica os trabalhos que estavam em curso, ressaltando as inovações do mesmo, e como seria o pontapé inicial:

Pouco depois, foi elaborado esse outro material em que Nicolelis mostra o exoesqueleto já pronto, descreve o que seria apresentado na abertura do mundial e apresenta sua visão sobre o papel social da ciência:

A expectativa do pontapé científico, porém, não se restringiu aos veículos “oficiais” de divulgação. O exoesqueleto de Nicolelis pouco a pouco ganhou os holofotes (mix de exemplos em veículos nacionais e internacionais: BBC Brasil; Daily Mail; The Guardian; O Globo; revista Piauí; Discover Magazine; Portal G1; Folha de São Paulo). Até o grupo Teatro Oficina fez sua referência ao pontapé que estava prestes a ocorrer – vídeo.

Mas tanto quanto realizar conquistas em ciência de ponta, Nicolelis gosta de apresentar seus belos resultados de pesquisa de maneira espetacular. Foi assim, por exemplo, quando em 2008 decidiu encenar o que chamou de a little moon walk. Uma macaca previamente treinada corria em uma esteira elétrica em um laboratório na Duke University, nos EUA, enquanto os sinais elétricos captados de seus neurônios por meio de eletrodos conectados a um computador comandavam o movimento de um robô em esteira similar num laboratório na Kyoto University, no Japão. Imagens dos movimentos do robô eram projetadas para a macaca, que podia acompanhar em tempo real o desempenho de seu comandado. Num dado momento, a esteira da macaca foi desligada e os movimentos físicos dela pararam. Mas a macaca continuava a se mover em pensamento e a transmissão desses sinais neuronais para o robô fez com que esse seguisse o movimento.

O robô havia se tornado uma extensão do cérebro da macaca. O cérebro da macaca era capaz de controlar o movimento dos seus membros e também o “membro adicional” que havia incorporado a seus domínios. Foi um dos pontos altos da pesquisa na área de interfaces cérebro-máquina (mais sobre esse e outros trabalhos de Nicolelis aqui). E foi realmente sensacional! Lembro de uma palestra do neurocientista a que assisti em 2010 em uma escola de São Paulo em que ele, orgulhoso e divertido, contou o que respondeu quando perguntado porque tinha escolhido fazer o troço transcontinental, se a beleza e a importância do que ele conseguiu demonstrar com o experimento seriam as mesmas se robô e macaca estivessem na sala em frente à outra: “algumas coisas a gente faz… just for fun“.

Quem leu seu livro Muito além do nosso eu não se surpreende com essa atitude. Não se trata de um livro de divulgação científica, dada a densidade de muitos trechos mais acessíveis aos “iniciados”. Mas é um excelente livro para se compreender o processo de construção do conhecimento científico. Para tomar conhecimento de como uma descoberta leva a outra, como uma pergunta pode levar a outra descoberta, como a inovação tecnológica e a ousadia (“inovação mental”) são fundamentais para que novos passos sejam dados, como a comunicação científica especializada é imprescindível nesse processo de construção conjunta do conhecimento. No livro em que traça sua trajetória científica desde os tempos de estudante na Faculdade de Medicina da USP até o presente, Nicolelis acaba por contar muito da história da Neurociência.

Nesse processo, põe especial ênfase nos homens que foram particularmente ousados e/ou “espetaculosos”. É o caso do neurofisiologista, filósofo e escritor americano John Cunningham Lilly, decidido a criar um novo paradigma que permitisse unir a neurofisiologia com a psicologia experimental. Artistas do futebol, como Mané Garrincha, e Santos Dumont, “o homem cujo corpo era um avião” e nitidamente seu grande ídolo, merecem referências constantes nessa narração. À página 321, Nicolelis escreve aquilo que talvez gostaria que fosse escrito hoje sobre o pontapé inicial de seu exoesqueleto:

Naquela fria manhã de outono, Alberto Santos Dumont, um brasileiro baixinho e impecavelmente trajado, desafiou o protocolo das descobertas científicas ao realizar um feito tão contrário à ortodoxia acadêmica da época que mesmo hoje ele causaria espanto nesses mesmos restritos circuitos.

Desta feita, porém, o iminente espetáculo foi cercado de críticas. Alguns exemplos: matéria na revista Piauí e na revista Ciência Hoje. As críticas foram furiosamente rebatidas por Nicolelis em seu perfil no Twitter no esquema bate-boca de boteco. Só que as críticas não se restringiram aos “colonistas” da Falha de SP e do Estadinho, como foram ironizados por Nicolelis os jornalistas da Folha de São Paulo e do Estadão.  Vieram também de além-mar, lá do “primeiro mundo”, como nessa matéria do MIT Technology Review e nessa outra na Wired. O cerne da polêmica científica estava (está) em dois pontos principais: na inovação tecnológica do projeto Walk Again e na espetacularização de achados científicos antes de sua revisão e aprovação por pares. Vejamos cada ponto.

A interface cérebro-máquina-cérebro – No contexto da neuroengenharia como um dos principais desdobramentos tecnológicos da Neurociência, o exoesqueleto criado no Projeto Walk Again não é o único existente que é comandado pelo cérebro do usuário (um exemplo aqui, outro aqui – e há ainda esse do projeto europeu MindWalker, cuja dica veio nos comentários desse post). Então qual a inovação do exoesqueleto de Nicolelis, cientista pioneiro nessa área de pesquisa? O feedback sensorial. A ideia é a seguinte: depois de passarmos por um período de aprendizado, nosso cérebro armazena uma espécie de programa motor que dá conta de controlar esses movimentos já aprendidos realizando apenas pequenas correções. Assim, andar é um dos programas motores que temos, bem como correr, saltar e, no caso da Daiane dos Santos, executar um duplo carpado. O mesmo programa motor é acionado a cada vez que caminhamos, mas como às vezes caminhamos na calçada cheia de desníveis ou na areia ou em uma superfície com obstáculos diversos, nosso cérebro vai corrigindo os movimentos do programa básico a partir do retorno sensorial (principalmente visual e tátil) que recebe. Essa correção é feita durante a própria execução dos movimentos sem nem nos darmos conta (atualização em 18/06/2014: para saber mais sobre os chamados “circuitos cerebrais geradores de padrões rítmicos”, veja esse texto do neurocientista Roberto Lent).

Assim, andar (de preferência sem tropeçar) envolve esse feedback sensorial para o cérebro, que não é contemplado pelas interfaces cérebro-máquina já desenvolvidas. Nicolelis tem o objetivo de desenvolver uma interface cérebro-maquina-cérebro. Para isso, o exoesqueleto do projeto Walk Again, que na verdade ainda é um protótipo disso, conta com sensores táteis nos pés do robô que encaminham essa informação para os braços do usuário do exoesqueleto (um resumo nesse infográfico). Porém, o retorno sensorial propiciado ainda precisa de muito aprimoramento para realmente ser caracterizado como feedback. Não permite correções de movimentos até porque o exoesqueleto ainda sequer é capaz de realizar muitos movimentos. Por enquanto está centrado em alguns programas básicos, como “comece a caminhar” e “pare de caminhar”. Nesse contexto, o que o feedback desse exoesqueleto proporciona ao usuário é a sensação de caminhada, a sensação de que é seu próprio pé que está tocando o chão e não o pé de um robô alheio a ele.

Isso não é pouca coisa, como podemos ver pela reação de uma moça paraplégica ao testar o exoesqueleto desenvolvido no projeto comandado por Nicolelis nesse vídeo divulgado por ele na página do projeto no Facebook. Mas ainda é algo distante de restabelecimento dos movimentos. Isso tudo é normal no processo de construção do conhecimento científico. Quer dizer que a pesquisa deu um passo e está caminhando para dar os demais.

Outro ponto: muito antes do feedback sensorial, importa como os sinais cerebrais são captados. Há duas formas principais: uma touca de eletrodos que cobre a cabeça do usuário e envia os sinais elétricos captados para o computador (ou seja, um registro eletroencefalográfico – EEG) ou um bloco de microeletrodos implantados diretamente no cérebro, como Nicolelis fez nos modelos animais com que vem trabalhando. Nicolelis, aliás, se especializou em desenvolver dispositivos desse tipo cada vez mais precisos, ou seja, que captam sinais concomitantes de números cada vez maiores de neurônios. O registro das tempestades cerebrais, como gosta de chamar, é um dos orgulhos de Nicolelis narrado em seu livro e em diversas palestras, como nessa TED-talk.

Além disso, sua equipe se destaca também no aprimoramento do sistema de leitura e interpretação desses sinais, conseguindo excluir cada vez mais ruídos ao mesmo tempo em que amplia o poder dos modelos matemáticos de analisar um número crescente de dados concomitantes. Mas ainda não está pronto para implantar em humanos, mais pesquisas são necessárias, como conta Nicolelis nessa entrevista à Scientific American pouco antes da abertura da Copa. Ou seja, a técnica escolhida para o pontapé inicial da copa tem a vantagem de ser não invasiva, mas a desvantagem de ser muito menos precisa, como já defendido pelo próprio Nicolelis.

Então, de novo: a pesquisa deu um passo e está caminhando para dar os demais. Mas será que esse primeiro passo era algo tão estonteante para ser alardeado da forma como Nicolelis vem fazendo? E, ainda que fosse, essa é uma boa forma de divulgar a ciência?

A ciência no palco – A postura de Nicolelis e de outros cientistas que flertam com a mídia é muito criticada por seus pares. O principal argumento contrário a isso é que a divulgação precoce de resultados científicos pode dar a impressão de “cura milagrosa” para muitos e até estimular absurdos como o “turismo de células tronco” que ocorre na China.  Mas é ruim que a ciência apareça para o público em grandes exibições? Essa matéria no The Atlantic faz uma boa ponderação a respeito, resgatando a relação mais próxima entre ciência e público que ocorria no início da Royal Society. Também já escrevi um pouco sobre isso na coluna de estreia na revista Quanta. Porém, uma coisa é aproximar a ciência do público, inclusive colocando-a num “palco” (um bom exemplo atual é o World Science Festival). Outra coisa é promover um espetáculo. Vide o exemplo vergonhoso da “bactéria do arsênio” que, como prematuramente alardeado pela Nasa, iria redefinir a química da vida (um apanhado dessa novela aqui e um resumo aqui).

Corta para hoje. O prometido espetáculo não foi muito espetacular. Após o chute tímido, muitas matérias vêm divulgando os passos do projeto Walk Again (um exemplo na mídia nacional  e outro na internacional). Ontem Nicolelis comemorou no Twitter que os vídeos do projeto passaram dos 2 milhões de visitas, sendo uma vitória o Brasil estar debatendo neurociência durante a Copa. E é mesmo. O que mais me alegrou ontem quando entrei na sala de aula foi encontrar os alunos comentando a abertura da Copa e o jogo do Brasil e muitos falando do paraplégico que tinha dado um pontapé usando um robô controlado pelo cérebro e querendo saber como aquilo funcionava.

Mas muitas interrogações continuam sendo lançadas, especialmente contrastando o que foi atingido até agora com o tanto que custou para os cofres públicos num país que não valoriza a ciência como deveria e, portanto, deixa uma fatia estreita do orçamento para a pesquisa:

O valor investido na construção do protótipo chama a atenção pela grandiosidade. É de três a dez vezes maior do que o valor que qualquer um dos 37 Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCTs) da área de saúde recebeu do CNPq nos últimos cinco anos, por exemplo. E R$ 13 milhões maior do que o valor total do último edital lançado pela Finep para o desenvolvimento de tecnologias de auxílio a deficientes (de R$ 20 milhões), que deverá beneficiar dezenas de projetos em todo o País. (texto do jornalista Herton Escobar no Estadão)

A Finep, agência de financiamento do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, colocou R$ 33 milhões no exoesqueleto. Nada errado nisso: trata-se de uma agência de inovação, cuja missão é justamente investir em projetos ousados, assumindo os riscos, que de resto são inerentes a todos os projetos científicos. Mas é inevitável comparar: o edital recentemente lançado por outras agências do mesmo ministério para a criação de Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia anunciou que proverá no máximo R$ 10 milhões para cada um dos grupos que vencerem uma acirrada concorrência. Como esses R$ 10 milhões se destinam a grupos que associam vários pesquisadores independentes, cada pesquisador contará com algo em torno de R$ 1 milhão para o seu projeto. Três a um foi a vitória da seleção brasileira; 33 a 1 foi a vitória de Nicolelis sobre a comunidade científica brasileira. (texto do neurocientista Roberto Lent no Globo)

acho que a impressão final é que os 33 milhões de reais da Finep aprovados pela Dilma para o Andar De Novo compraram, até agora, apenas 3 segundos de televisão. Espero que, no final, seja bem mais do que isso, claro. Mas devo dizer que o guindaste que, sustentado por dois ajudantes, possibilitou ao rapaz dar um toque na bola colocada aos seus pés de fato ficou muuuuuito aquém da expectativa tão alardeada. Por outro lado, que fique claro: tenho PLENA confiança no que Miguel é capaz de fazer. Isso ele já demonstrou em seus artigos científicos. No que isso dá quando aplicado às pressas para fazer propaganda para o governo, aí são outros quinhentos. (texto da neurocientista Suzana Herculano-Houzel em sua página no Facebook)

Paralelamente, Nicolelis começou um embate com a FIFA, que retrucou. No meio do bate-boca, um pouco do foco no ideal científico da coisa toda vem se perdendo.

Andar de novo. E também correr e dançar e escalar e recobrar o controle da bexiga urinária – Há muitas formas de reabilitação sendo pesquisadas. Algumas enfocam exoesqueletos, como é o caso de Nicolelis e outros exemplos linkados acima. Mas há ainda outras estratégias, como essa desenvolvida na Universidade de Berkley que propicia que o paraplégico vista um robô e recobre muitos movimentos (TED-talk sobre esse exoesqueleto). Ou essa prótese, desenvolvida na Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, que oferece ao paciente a sensação de tato ao ser ligada aos nervos do braço. Ou essa outra técnica, desenvolvida na Unifesp, que usa um neromodulador implantado no corpo do paciente para estimular os nervos responsáveis pelos movimentos das pernas e pelo controle da bexiga e do reto. Ou essa perna biônica controlada pelo cérebro.

Minha predileta, porém, é a pesquisa encabeçada por Hugh Herr, do MIT. A TED-talk abaixo é emocionante. Nela, Herr apresenta resultados incríveis do desenvolvimento de membros robóticos cada vez mais funcionais e expõe a premissa que guia seu trabalho: “não consigo aceitar o fato de que o homem pode quebrar”. Parece claro que Nicolelis também tem isso em mente, só que acaba colocando muito de seu foco na quebra de recordes, em estar na ponta, em fazer o impossível. Penso que Herr mostra que tudo isso pode ser conseguido de forma mais bela. Porque competir é humano, mas melhorar as condições de vida das pessoas com beleza e serenidade é mais. Estou com os gregos e com Vinícius: beleza é fundamental!

Atualização em 16/06/2014 – Leia também o texto do biólogo Roberto Takata, com algumas interessantes ponderações a respeito das críticas feitas ao Nicolelis, e esse post-irmão do meu, escrito um pouco depois pelo jornalista Pedro Burgos.

Atualização em 18/06/2014 –  entrevista com Juliano Pinto, o paraplégico que vestiu o exoesqueleto do projeto Walk Again e protagonizou o episódio da abertura da Copa.

Atualização em 30/06/2014 –  pouco depois da exibição robótica de Nicolelis, cientistas do projeto Neurobridge conseguiram que um voluntário tetraplégico movimentasse o braço a partir de comando cerebral. A principal diferença: o eletrodos que captam os sinais dos neurônios foram implantados diretamente no córtex motor do paciente. trata-se do método mais preciso de registro de sinais neuronais em relação ao EEG, como explicado acima. Leia sobre essa pesquisa em matéria do Washington Post, da revista Slate (com vídeo) e da Folha de SP.

cerebrando

Setembro 18, 2013 § Deixe um comentário

banner-Cerebrando

É sempre bom quando novos programas de divulgação científica em língua portuguesa são criados, especialmente os de acesso gratuito a todos. Quando o programa é capitaneado por quem entende da coisa e alia correção conceitual a boa linguagem audiovisual, temas diversificados e leveza, é diversão na certa! É o caso de Cerebrando, um talkshow conduzido pela neurocientista Suzana Herculano-Houzel com produção da VídeoCiência na TVCiência.net, “o primeiro webcanal de TV brasileiro dedicado à produção e veiculação de programas de divulgação científica para televisão e internet banda larga”.

O Cerebrando começou com mágica com Gabriel Louchard, entrou na dança com Carlinhos de Jesus, viajou um pouco com Isabella Saes e se superou com Robson Caetano. O que mais Suzana irá nos apresentar? Segunda que vem tem novo Cerebrando, não perca!

E vem mais coisa bacana por aí: o canal está produzindo também o programa UAU!, que promete um papo entre cientistas, em que Stevens Rehen terá como convidados alguns cientistas brasileiros, e o programa Que história é essa?, em que o físico Ildeu de Castro Moreira vai contar episódios e curiosidades da história da ciência no Brasil. Alvíssaras!

o tempo na vida

Julho 12, 2013 § Deixe um comentário

O Grupo Multidisciplinar de Desenvolvimento e Ritmos Biológicos da USP, capitaneado pelo Prof. Menna-Barreto, vem desenvolvendo um projeto muito bacana de feira de ciências. O tempo na vida difunde os conceitos da Cronobiologia para que professores possam introduzi-los no currículo escolar. A iniciativa é bastante interessante, posto que a Cronobiologia – “que propõe uma leitura da organização dos seres vivos sob uma dimensão temporal” –  tem um corpo de conhecimentos bem estruturado desde a segunda metade do século passado, mas ainda não ganhou espaço nos livros didáticos e dos currículos escolares em geral.

O vídeo abaixo traz a fala do Prof. Menna-Barreto explicando um pouco do funcionamento do projeto entremeada com cenas da animação interativa Família Dias, desenvolvida pelo grupo. Na animação, o espectador pode selecionar um membro da família para acompanhar suas atividades diárias, dissecando seu ritmo dentro do ciclo vigília-sono.

O projeto ainda cuidou da elaboração de uma apostila e mapas conceituais específicos para cada segmento de ensino, tudo disponibilizado para download. Ótima dica para os professores de ciências, biologia e curiosos em geral fornecida Felipe Beijamini, que também trabalha na área de Cronobiologia e comanda o excelente blog Sonhos do Neuro.

Para saber um pouco mais sobre Cronobiologia e como são feitas pesquisas na área, não deixe de ler essa entrevista com a Verônica Valentinuzzi, cronobióloga de primeira com quem tive o prazer de trabalhar durante a pós-graduação!

mais neurociências!

Abril 22, 2013 § Deixe um comentário

Procurando vídeos interessantes para ajudar no trabalho de pesquisa de minhas alunas de iniciação científica, encontrei essa sequência com a Suzana Herculano Houzel. Pais e professores precisam assistir!

[Atualização em 24/04/2013: Os vídeos foram removidos por terem sido compartilhados no You Tube sem autorização da autora. Assim, mantenho do post original somente minhas impressões sobre cada um deles, reafirmando a recomendação. Trechos dos vídeos e descrição da própria autora podem ser acessados aqui.]

No primeiro vídeo (“Neurociência do aprendizado”), bons esclarecimentos para as questões mais frequentes a respeito do funcionamento do cérebro; influência da motivação e emoção no aprendizado; especificidades do cérebro da criança e do adolescente; cérebro de meninas versus cérebro e meninos; integração entre atenção, memória e aprendizado… e muito mais!

No segundo vídeo (“Adolescência, o cérebro em transformação”), a visão da neurociência sobre o cérebro adolescente: mais que transformações hormonais, esse período do desenvolvimento humano é caracterizado por transformações cerebrais.

No terceiro (“Neurociências: contribuição para o aprendizado”), mais informações sobre como o cérebro aprende. Ótimo complemento ao primeiro vídeo, com dicas preciosas especialmente para pais e professores.

Por fim, no quarto vídeo (“Cérebro: guia do proprietário”), um resumão do controle do cérebro sobre diversas funções realizadas pelo nosso organismo.

cérebro: máquina de aprender

Abril 22, 2013 § Deixe um comentário

Muito boa a reportagem exibida recentemente no Jornal da Globo – vale a pena acompanhar as peripécias que nosso cérebro é capaz de realizar, comentadas pelos principais neurocientistas brasileiros.

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