Comment contrôler les séparations in-RIP sans avoir accès au RIP ?

Um possível modelo de uma interface-cérebro computador apresenta os seguintes componentes: o transdutor, o amplificador, o conversor analógico-digital (ou conversor A/D), os filtros, o extrator de características, o classificador e a saída. Já um paradigma, ou um mo- delo de experimento, que incorpora essas interfaces também considera: a aplicação, a reali- mentação, o usuário e o campo de iteração. Além destes e daqueles, inclui-se o ruído devido a sua onipresença em sinais e sistemas. O diagrama da Fig. 2.1 delineia esse paradigma e evi- dencia que, em alguns tratamentos, o transdutor, o amplificador e o conversor A/D convenien- temente formam um mesmo bloco, denominado entrada, bem como os filtros, o extrator de

características e o classificador formam o processamento (Wolpaw et al., 2002).

Fig. 2.1:Diagrama de blocos de um experimento com uma BCI genérica.

O usuário não faz parte do sistema, mas é o elemento central do experimento. Até porque, em princípio, uma BCI é planejada e construída para identificar a intenção dele (Wolpaw et al., 2002). Evidentemente, essa identificação não ocorre em qualquer contexto, somente em algum em que seja factível estabelecer uma associação entre as instruções de uma aplicação e os ritmos e os potenciais do cérebro realçáveis com protocolos de realimentação sensorial. Em situações assim, “reconhecer uma intenção” remete simplesmente a ações como “ir para essa ou aquela direção” (frente, atrás, direita, esquerda, entre outras) ou “selecionar esse ou aquele caractere”. Não existe, por enquanto, espaço para improviso ou criatividade, ainda que um grande esforço venha sendo feito pela comunidade acadêmica para tornar isso uma realidade. Mesmo com tais limitações, a BCI atende, sempre que possível, as necessida- des do usuário e lhe fornece algum controle para que ele atue no ambiente.

A entrada captura sinais do cérebro e os torna computacionalmente manipuláveis (Wolpaw et al., 2002). Como dito há pouco, essa captura ocorre em três etapas. Na primeira, o transdutor transforma algum aspecto da atividade eletrofisiológica cerebral em sinais ele- tromagnéticos, mecânicos, ópticos, entre outros. Em essência, ele basicamente converte algum tipo de energia em outro, de forma a torná-la quantitativamente tratável. Na segunda, o ampli- ficador, como o próprio nome expressa, fornece um ganho de magnitude, idealmente com uma distorção mínima, aos registros recém coletados. Como a atividade cerebral se manifesta em pequenas escalas de energia, esses registros seriam intratáveis sem essa amplificação. Na terceira, por fim, o conversor A/D, a uma taxa fixa, amostra os sinais amplificados e gera as representações digitais destes. Embora apresentadas em separado, essas três etapas, unidas em

torno de um mesmo aparelho de medida, na prática compõem uma só técnica de aquisição. O processamento relaciona os sinais capturados do cérebro com as categorias de ação/intenção do usuário (Wolpaw et al., 2002), sendo também constituído por três etapas. Na primeira, os filtros procuram reduzir o ruído e eliminar os interferentes de origem conhecida. Como os aparelhos que medem alguma atividade cerebral contêm em seus sinais um conjunto próprio de artefatos razoavelmente bem tipificados, esses filtros são geralmente customizados para cada contexto. Na segunda, o extrator de características transforma os dados filtrados em representações que ajudam a reconhecer padrões cerebrais. Tecnicamente, ele recebe as amos- tras de um espaço de origem e as projeta em um novo, o chamado espaço de atributos. Na terceira, por fim, com o auxílio de funções que estabelecem superfícies de separação nesse espaço de atributos, o classificador relaciona as representações de padrões cerebrais com clas- ses compatíveis às diferentes ações/intenções do usuário.

A saída converte a decisão do classificador em comandos para uma aplicação e, adicionalmente, para uma realimentação voltada a aperfeiçoar a experiência volitiva do usuá- rio (Wolpaw et al., 2002). De maneira geral, essa saída vincula cada decisão tomada pelo classificador ao envio de instruções, por meio de protocolos de transmissão, para um disposi- tivo, ou um programa, no qual se deseja atuar – que aliás pode ou não compartilhar do mesmo ambiente computacional da BCI. Evidentemente, as instruções de saída variam conforme o tipo de atuação.

A aplicação é a quem e para que a intenção do usuário deve chegar. Entre as mais notáveis estão as aplicações que dão suporte para pessoas comprometidas por alguma lesão ou doença neuromuscular prevalente (Millán et al., 2010). Alguns exemplos são a cadeira de rodas assistiva e o exoesqueleto, que fornecem mobilidade, e o teclado virtual, que fornece um meio de escrita (Müller et al., 2011; Yin et al., 2014; Kwak et al., 2015). Por outro lado, há bastante interesse no desenvolvimento de aplicações de BCI direcionadas a um público maior – um que inclua as pessoas saudáveis. O interesse da indústria de jogos eletrônicos em projetar plataformas baseadas em BCIs talvez seja o exemplo mais incisivo dentro dessa pers- pectiva (Ahn et al., 2014).

A realimentação indica ao usuário a efetividade e a diligência das tarefas executa- das pela aplicação. Notavelmente, enquanto produz funções sensoriais, motoras e cognitivas, o sistema nervoso sempre faz pequenos ajustes sequenciais de acordo com os resultados in- termediários obtidos ao longo dessa produção (Ghez et al., 2000). A partir dessa habilidade, um usuário, durante um experimento com uma BCI, ao receber sinais de realimentação, é até certo ponto capaz de reforçar os ritmos e os potenciais cerebrais necessários ao funcionamen-

to da interface (Wolpaw et al., 2002).

Por fim, o campo de interação guia o usuário ao longo da realização de um expe- rimento com uma BCI. A depender dos requisitos de um paradigma, esse campo pode forne- cer estímulos, sinais de realimentação e todo um conjunto de instruções visuais, auditivas ou tácteis para, literalmente, estimulá-lo, orientá-lo e até mesmo incentivá-lo durante o protocolo experimental. Via de regra, para que um ensaio funcione, as atualizações desse campo devem estar em sincronia com a captura do registro cerebral.

A especificação de cada um desses constituintes e a definição de um protocolo experimental calcado na detecção de ritmos ou de potenciais do cérebro dão origem a uma série de paradigmas de BCI. Em particular, a definição da entrada – mais especificamente, da técnica de aquisição – já reúne uma família deles. Por exemplo, os paradigmas baseados em eletroencefalografia se limitam aos ritmos e aos potenciais detectáveis por essa técnica e, den- tro dessa perspectiva, têm etapas de processamento – filtragem, extração e classificação – específicas para cada tipo de detecção. O presente trabalho, ainda que sugira alguns métodos aplicáveis a todos, utiliza como base experimental o paradigma dos potenciais evocados visu- almente em regime estacionário, detalhado em momento oportuno.