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Aug 18, 2023

Vestível, leve

Cientistas e engenheiros recebem subsídio para desenvolvimento de pequenas empresas por Tamara Bhandari•25 de maio de 2023 A tecnologia vestível de imagens cerebrais visa revelar como o cérebro funciona em situações naturais e realistas.

Cientistas e engenheiros recebem subsídio para desenvolvimento de pequenas empresas

por Tamara Bhandari • 25 de maio de 2023

A tecnologia wearable de imagens cerebrais visa revelar como o cérebro funciona em situações naturais e realistas. Louis (a partir da esquerda) Joseph P. Culver, PhD, (segurando um pedaço de um protótipo de dispositivo de imagem), Jason Trobaugh, PhD, Ed Richter e Adam Eggebrecht, PhD, (não na foto) receberam um doação do NIH para desenvolver e comercializar um boné de imagem cerebral que usa luz LED para avaliar a atividade cerebral.

Descobrir o que está acontecendo dentro da cabeça das pessoas normalmente requer equipamentos enormes e caros e voluntários dispostos a passar horas realizando tarefas repetitivas enquanto estão deitados dentro de um estreito tubo de metal. Pesquisadores da Universidade de Washington, em St. Louis, estão trabalhando em uma alternativa. Eles estão desenvolvendo um boné que pode ser usado enquanto se movimenta normalmente e que irá gerar, usando o poder da luz, imagens de alta resolução do cérebro em ação. O projeto é apoiado por uma doação de transferência de tecnologia para pequenas empresas do National Institutes of Health (NIH).

“A ressonância magnética funcional (fMRI) é o padrão ouro para imagens da função cerebral, mas a fMRI é muito barulhenta e muito restritiva, e isso limita o que você pode fazer”, disse Joseph P. Culver, PhD, professor de radiologia Sherwood Moore na o Instituto de Radiologia Mallinckrodt (MIR) da Faculdade de Medicina e o principal inventor da tecnologia. “A tecnologia de imagens cerebrais vestíveis nos permitiria estudar como as áreas do cérebro trabalham juntas para resolver tarefas específicas e governar o comportamento sob condições naturalistas.”

Culver começou a projetar o primeiro instrumento de tomografia óptica difusa (HD-DOT) para imagens do cérebro em 2005. A técnica usa fontes de LED que emitem luz infravermelha de fora da cabeça, emparelhadas com detectores que medem a luz que sai. Os sinais coletados por cada par fonte-detector contêm informações sobre o fluxo sanguíneo cerebral local. Ao colocar muitas fontes e detectores em um conjunto entrelaçado de alta densidade ao redor da cabeça, os pesquisadores podem mapear a dinâmica do sangue – um proxy para a atividade cerebral – em todo o cérebro. Recentemente, Culver e colegas demonstraram que poderiam usar uma tampa HD-DOT para detectar sinais cerebrais e depois decodificá-los para descobrir o que uma pessoa vê.

Os subsídios para transferência de tecnologia para pequenas empresas são projetados para ajudar as pequenas empresas a trazer inovações acadêmicas para o mercado em colaboração com instituições de pesquisa. Esta bolsa foi concedida à EsperImage, uma startup da Universidade de Washington fundada por Culver junto com Adam Eggebrecht, PhD, professor associado de radiologia no MIR, e Jason Trobaugh, DSc, e Ed Richter, ambos professores de prática em engenharia elétrica e de sistemas na McKelvey Escola de engenharia. Os quatro trabalham juntos na tecnologia HD-DOT há mais de uma década.

Os pesquisadores veem o limite como uma ferramenta de pesquisa para neurocientistas cognitivos. Esses cientistas estudam como a atividade cerebral, medida por sistemas de neuroimagem, se relaciona com o complexo funcionamento cognitivo da mente. Por exemplo, os cientistas poderiam usar esse tipo de boné para visualizar o cérebro das crianças enquanto elas falam e interagem livremente com seus cuidadores. Isso nos ajudaria a aprender mais sobre como as redes de linguagem no cérebro se desenvolvem e contribuem para a aquisição normal ou anormal da linguagem.

Os dispositivos HD-DOT de primeira geração pesam centenas de quilos. Um participante sentou-se em uma cadeira fixa e usou um fone de ouvido conectado a um conjunto eletrônico do tamanho de uma cômoda. O protótipo atual pesa 8 quilos, além de uma fonte de energia que cabe dentro de uma mochila. O objetivo é reduzir o limite para 4 libras, que é aproximadamente o peso de um capacete de futebol.

O projeto funcional exige uma tampa repleta de 288 sensores ópticos conhecidos como optodos, na forma de pequenas caixas cor de cobre do tamanho do polegar de um adulto. Cada optode contém uma fonte de luz, um detector e oito pequenas placas de circuito que funcionam juntas como um minúsculo computador. No total, 72 minicomputadores estão conectados a uma rede digital através do cap, e seus dados coletivos são transmitidos por Wi-Fi para um computador central que adquire, analisa e exibe os dados.