Pesquisadores estão desenvolvendo pele artificial que pode interpretar sinais que são captados pelo toque humano e revolucionar as próteses
Nos últimos anos, os pesquisadores desenvolveram tecnologia haptica para recriar a sensação de toque. Essa tecnologia tem sido implementada em realidade virtual, tele-robótica, simulações computacionais e muito mais.
Avanços recentes na tecnologia de pele artificial podem levar a tecnologia háptica a um outro nível, permitindo que as pessoas com membros protéticos sintam novamente a sensação do toque. A pele é o maior órgão do corpo. Ela protege nossos órgãos mais vulneráveis contra patógenos, detritos, radiação e outros danos. No entanto, seu outro papel é muito mais complicado.
A sensação de toque resulta de uma rede de neurônios embutidos na pele, que transmitem sinais dos pontos mais externos do nosso corpo para o sistema nervoso central. Quando você toca no telefone, tablet ou computador à sua frente, a sensação de toque é uma série de sinais elétricos enviados ao cérebro. Quando essa conexão é interrompida, como em lesões na medula espinhal ou perda de um membro, a sensação de toque é perdida.
No entanto, essa perda pode não ser mais permanente. Pesquisadores, como Wang et Al, recentemente apresentaram uma tecnologia avançada de pele eletrônica que permite um feedback sensorial detalhado e uma interação suave com o ambiente ao nosso redor. A pele eletrônica é macia, imitando as características físicas da pele humana, e pode ser codificada para detectar o toque, mudanças de temperatura e pressão, transmitindo todos esses estímulos de volta ao cérebro por meio de redes neurais artificiais. Essencialmente, eles criaram uma pele artificial que poderia devolver o quinto sentido para aqueles que o perderam.
Na maior parte, os sistemas eletrônicos ainda são rígidos e inflexíveis. Nos últimos anos, surgiu o advento de materiais eletrônicos mais flexíveis, como a fabricação de dispositivos macios, o que permite a construção de algo como a pele eletrônica. No entanto, um problema que persistiu foi que, mesmo os melhores materiais eletrônicos flexíveis ainda exigiam uma alta voltagem (de 30 a 100 V). Um dispositivo vestível com uma voltagem tão alta representa um risco significativo para quem o utiliza.
Para superar o problema da alta voltagem, os pesquisadores desenvolveram um isolante de três camadas para adicionar à pele eletrônica. O isolante é liso e fino, mantendo a pele eletrônica fácil de ser usada e flexível.
“Pele” tecnológica precisa levar sinais ao cérebro
A maior dificuldade com a pele eletrônica não é detectar o contato com um objeto externo, mas sim a interpretação do cérebro em relação ao sentido e a reação a ele. Quando você toca algo quente, seu cérebro imediatamente detecta o perigo, e você inconscientemente se afasta instantaneamente. Isso é o feedback sensorial. A rede neural que conecta sua pele ao seu cérebro permite uma resposta rápida ao toque, mais rápida do que podemos pensar conscientemente. Com a pele artificial, o mecanismo de feedback sensorial deve ser reconstruído.
Quando você toca algo, os sinais analógicos são codificados em sinais elétricos e transmitidos ao cérebro por meio dos nervos. Para a pele eletrônica, os pesquisadores construíram uma rede de transistores sinápticos de estado sólido para transportar os sinais elétricos.
Eles desenvolveram um sistema em circuito fechado que conecta a pele eletrônica ao córtex somatossensorial em um de rato vivo. O córtex somatossensorial está localizado próximo ao córtex motor, o que ajuda na velocidade das nossas respostas motoras, que podem ser muito rápidas. Experimentos in vivo mostraram que a pressão na pele eletrônica resultou em uma ativação significativa do córtex somatossensorial e, por sua vez, uma considerável ativação muscular no rato.
Pesquisa pode mudar a vida de amputados
Após uma rodada significativa de testes em animais e seres humanos para garantir segurança e eficácia, a tecnologia de pele eletrônica de Wang et al poderia ser usada em várias aplicações. Em primeiro lugar, de forma regenerativa, poderia restaurar a sensação de toque para os quase dois milhões de amputados apenas nos Estados Unidos, bem como para todos aqueles que possuem doenças ou condições pré-existentes que afetam a sensação de toque.
Além disso, a pele eletrônica poderia ser usada em aplicações industriais, seja aplicando-a em máquinas operadas por humanos para melhorar a capacidade do operador ou até mesmo em robôs para receber dados e melhorar sua operação.
Embora essa tecnologia ainda esteja pelo menos a alguns anos de uma comercialização generalizada, com o rápido desenvolvimento de robótica, inteligência artificial e outros avanços significativos em regeneração, em breve veremos uma proliferação desses avanços e similares no futuro.
Por William A. Haseltine – Forbes
