Pesquisa revela como o cérebro organiza as memórias em blocos

A ciência deu mais um passo rumo à compreensão dos mistérios da memória. Já se sabia que o processo de formação da memória depende muito do trabalho de uma região do cérebro chamada hipocampo. Mas ainda faltava descobrir mais sobre o jeito como você se lembra de eventos não-contínuos. Por exemplo: pense nas aulas que você teve com um determinado professor no colégio. É provável que você tenha assistido a outras aulas com vários outros professores durante este tempo, e feito muitas atividades não relacionadas à escola. O que a sua memória fez foi reunir todas as suas experiências com o tal professor em um bloco só. Mas como o cérebro organiza eventos como essas aulas do colégio – fatos que fazem parte da mesma experiência, mas são separados por intervalos de tempo?

Foi isso que Howard Eichenbaum, do Centro de Memória e Cérebro da Universidade de Boston, quis descobrir. Ele coordenou um estudo para investigar como os neurônios do hipocampo fazem a organização temporal de experiências longas e, mais especificamente, como eles conseguem diminuir as distâncias entre os eventos que não são contínuos.

Figura 1. Vibrodissociated neurônios da região CA1 do hipocampo (A) imagem mesclada de um DICnd imagens de fluorescência verde de um camundongo GAD65. Imagem DIC é fundido para mostrar claramente a localização dos terminais verde (B) a imagem de fluorescência de um camundongo synaptophluorin (spH21). Barra de escala = 10 mM

Para a pesquisa, ratos tiveram que distinguir sequências de dois eventos que foram separados por um intervalo de tempo. A tarefa exigiu que eles lembrassem o evento inicial, a fim de responder adequadamente ao segundo e receber uma recompensa. Enquanto isso, a atividade do hipocampo dos bichos foi analisada para ver como os neurônios dessa região decodificavam os eventos dessa sequência de tarefas.

Cérebro de Rato

Os ratos foram ensinados a associar um objeto com um odor: uma bola com orégano, por exemplo, e um cubo com canela. Em seguida, eles foram apresentados a um dos objetos e depois entravam em uma câmara por 10 segundos. Após os 10 segundos, uma repartição se abriu levando a um vaso cheio de areia perfumada. Se o cheiro correspondesse ao objeto visto anteriormente, os ratos deviam cavar na areia. Se o odor e objeto não combinavam, não deveriam fazer nada. Quando acertavam nisso, eram recompensados depois.

Os pesquisadores observaram que certas células se ativaram durante a lacuna de atividade entre um evento e outro e suspeitaram que o hipocampo estava, nesse período, codificando a passagem do tempo – construindo uma ponte entre as duas fases do teste.

Quando os pesquisadores alongaram o tempo de espera entre uma e outra, apesar de alguns neurônios continuarem disparando nos mesmos períodos, outros alteraram a sua atividade como se fossem recalibrar para se ajustar ao tempo de duração novo. O desempenho dos ratos não sofreu com o intervalo extra.

“Cada célula proveu, por si só, um ‘instantâneo’ detalhado da experiência, e apenas em momentos específicos. Mas juntas, a atividade de todas as células preencheram a lacuna”, disse Christopher MacDonald, o coautor do estudo.

Essas células, que foram chamadas apropriadamente de “time cells”, ou “células temporais”, têm muito em comum com as já conhecidas “células de lugar”, neurônios que se ativam quando os animais estão em locais específicos no espaço. As células do tempo são capazes de se adaptar, ou “retemporizar”, quando a duração do período de atraso é alterada. Quando parte dos neurônios mantêm seu padrão de disparo, o hipocampo permite que o animal mantenha a sua memória das condições iniciais, enquanto as células que alteraram a sua atividade estão se adaptando à nova realidade. É assim que as células de lugar se comportam, indicando que aprender um novo layout espacial não significa que você se esqueça do velho.

Passagem do tempo. Um rato passa por um teste de três partes, incluindo um atraso de tempo, enquanto eletrodos registrar a atividade de "células de tempo" no cérebro. Credit: C. J. MacDonald et al., Neuron, 71 (August 25, 2011)

Além de descobrir que, no hipocampo, o tempo é representado tão fortemente como o espaço, o estudo também mostra como podemos manter a nossa memória de eventos diferentes e, ao mesmo tempo, estar ciente do tempo que passa em segundo plano.

A pesquisa está publicada na edição de 25 de agosto da revista Neuron.

            Fontes: http://medicalxpress.com/news/2011-08-cells-bridge-gap-memories-event.html
                        http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/08/time-cells-weave-events-into-mem.html?rss=1

Carro-conceito converte ondas cerebrais em comandos de pilotagem

Imaginado para um futuro distante, o veículo não possui controles físicos e usa apenas a mente do usuário como guia de condução, além de aprender o jeito de cada usuário.

Neuron: um carro que transforma ondas cerebrais em pilotagem segura. (Fonte da imagem: Yanko Design)

Produto da mente de designer Ian Kettle, o Neuron é um carro baseado no conceito BMI (brain interface technology – tecnologia de interface cerebral, em tradução livre) e usa a máquina mais perfeita do universo para comandar o automóvel do futuro: nosso cérebro.

O Neuron parte do princípio de que não será necessário destreza manual para pilotar um carro. Você possui uma personalidade, e ela será transferida para o carro por meio de ondas cerebrais. O carro lê aonde você quer ir, o caminho que deseja tomar, a velocidade do trajeto e outros fatores, direto da sua mente.

E caso alguém atravesse na sua frente enquanto dirige, não se preocupe: na velocidade do pensamento, o Neuron freia e para. Não há tempo de resposta menor que uma onda cerebral para dar um comando em um carro.

Um núcleo inteligente poderia aprender as reações mais comuns de um motorista e aplicá-las antes mesmo que o usuário precisasse pensar em executá-las. O sistema de predição faria com que o carro se adaptasse ao piloto, tornando-se uma extensão de seu raciocínio, executando as tarefas antes mesmo que você pensasse nelas.

Alteração de paradigmas

Se você não precisa se mover para controlar seu carro, o que fazer com todo o espaço interno? É preciso estar sentado para dirigir? Essas perguntas são apenas o início de uma reestruturação, que chega até a lataria do veículo: por que fazê-la de metal? Uma pele emborrachada semitransparente seria muito mais apropriada para o meio ambiente, além de dar ao motorista uma visão mais ampla do caminho à sua volta.

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/12390-carro-conceito-converte-ondas-cerebrais-em-comandos-de-pilotagem.htm#ixzz1W0Wk1XXb

ESCLEROSE MÚLTIPLA

O QUE É?

É uma doença do Sistema Nervoso Central, lentamente progressiva, que se caracteriza por placas disseminadas de desmielinização (perda da substância - mielina - que envolve os nervos) no crânio e medula espinhal , dando lugar a sintomas e sinais neurológicos sumamente variados e múltiplos, às vezes com remissões, outras com exacerbações, tornando o diagnóstico, o prognóstico e a eficiência dos medicamentos discutíveis.

O QUE CAUSA?

Não existem causas conhecidas para a esclerose múltipla, entretanto estudam-se causas do tipo anomalias imunológicas, infecção produzida por um vírus latente ou lento e mielinólise por enzimas.

Observações de casos familiares sugerem suscetibilidade genética e as mulheres são um pouco mais afetadas do que os homens.

Podemos dizer que atualmente há maior número de casos do que nos anos 50, e que as manifestações surgem entre os 20 e os 40 anos de idade, sendo que essa enfermidade teria menor prevalência e incidência na América Latina, principalmente no Brasil, pois é mais comum em climas temperados do que em climas tropicais.

TIPOS DE EM

A Esclerose Múltipla pode se manifestar:

1. Evolui em surtos cujos sintomas ocorrem de maneira súbita com posterior recuperação parcial ou total dos mesmos, neste caso chamada Esclerose Múltipla Remitente Recorrente (EMRR) ou surto remissão.

2. Evolui sem surtos, mas com sintomas progressivos acumulados ao longo do tempo, neste caso chamada Esclerose Múltipla Primária Progressiva (EM PP).

3. Evolui com sintomas lentos e progressivos com o tempo em indivíduos que possuem a forma remitente recorrente inicialmente EMRR pode evoluir com ganho de sintomas sem surto em geral após 20 anos de doença pode ser observado e aqui chamado de Esclerose Múltipla Secundaria Progressiva.

A forma mais comum de esclerose múltipla é a recorrente-remitente (quando os surtos podem deixar sequelas ou não).

O QUE SE SENTE?

Os pacientes referem problemas visuais, distúrbios da linguagem, da marcha, do equilíbrio, da força, fraqueza transitória no início da doença, em uma ou mais extremidades, dormências, com períodos às vezes de melhoras e pioras, sendo que quando predomina na medula, as manifestações motoras, sensitivas e esfincterianas se encontram geralmente presentes, existindo raramente dor.

A evolução é imprevisível e muito variada. No início podem haver períodos longos de meses ou anos entre um episódio ou outro, mas os intervalos tendem a diminuir e eventualmente ocorre a incapacitação progressiva e permanente. Alguns pacientes se tornam rapidamente incapacitados. Quando a doença se apresenta na meia-idade a progressão é rápida e sem melhoras e às vezes fatal em apenas um ano.


COMO SE FAZ O DIAGNÓSTICO?

O diagnóstico possível e provável dependerá da experiência do neurologista que, auxiliado por exames para-clínicos pertinentes, tais como: Ressonância Magnética, líquido cefalorraquidiano, potenciais evocados e outros, chegará ao diagnóstico definitivo, sem praticamente precisar do exame anátomo-patológico.

TEM DÚVIDAS, SUSPEITA?

A dúvida

Se existe a “suspeita” de estar com Esclerose Múltipla, a primeira coisa a ser feita é ter certeza do diagnóstico. Deve-se então, procurar um médico neurologista, que é o profissional mais adequado a investigar e tratar pacientes com a doença.

Existe uma série de doenças inflamatórias, infecciosas, que podem ter sintomas semelhantes ou iguais ao da Esclerose Múltipla. O mais importante é aliar ao conhecimento médico, uma história sugestiva tal como exame físico e neurológico, assim como exames complementares para se cercar de todas as hipóteses.

Os enganos mais comuns:

• Sub valorizar ou supervalorizar sintomas, levando a falso positivo e falso negativo em relação ao diagnóstico de EM.
• Aconselha-se em caso de dúvida, repetir os exames, rever a anamnese e exame físico sempre que for necessário.
• A dúvida quando anotada e explicada deve ser encarada como sinal positivo, pois a medicina não é uma ciência exata. Detalhes são extremantes importantes para ajudar os médicos no diagnóstico.


QUAL É O TRATAMENTO?

Quanto ao tratamento, além dos cuidados gerais, recomenda-se fisioterapia e psicoterapia. Usam-se antivirais como Amantadina, Aciclovir, Interferon, Imunossupressores, ACTH, Corticóides que, se não curam, poderão melhorar às vezes sensivelmente a sintomatologia, sobretudo Pulsoterapia corticóide, acompanhado ocasionalmente por plasmaferese, são algumas armas utilizadas com o intuito de combater a doença, porém devemos reconhecer que são sumamente dispendiosos e com resultados discutíveis. Inobstante poder combater os sintomas como a espasticidade (droga antiespástica), toxinas botulínica, betabloqueadores e as dores raras do Trigêmeo (carbamazepina e clonazepam), inequívocamente auxiliam a vida dos pacientes, que apresentam sempre um sinal de interrogação no seu prognóstico.

Fonte: http://www.abcdasaude.com.br/artigo.php?185
           http://www.abem.org.br/

O que são Redes Neurais?

Alguns cientístas acreditam que o melhor modelo para a computação seja o cérebro humano, para desenvolver máquinas capazes de aprender com a experiência.

• 
  
•   Por Pablo de Assis
•  18 de Setembro de 2009

A humanidade sempre desenvolveu máquinas para nos auxiliar. Elas aperfeiçoam nossa potência ou velocidade, reduzindo o tempo de trabalho ou aumentando nossa força. São poucas as máquinas que fazem o que o ser humano não faz, mas todas fazem o que fazemos de uma forma muito mais eficaz.

Recentemente, principalmente a partir da Terceira Revolução Industrial, com o desenvolvimento de computadores e a implantação de sistemas informatizamos no trabalho, muitos pesquisadores vêm desenvolvendo máquinas para nos ajudar a pensar melhor. Conseguimos até agora, com bastante eficácia, melhorar nossa força, nosso rendimento, nossa velocidade, mas mal arranhamos a capacidade de melhorar nossa inteligência. Isso acontece principalmente porque mal conhecemos como ela funciona.

Muitas pessoas defendem que a inteligência é fruto do pensamento lógico e desenvolveram vários sistemas lógicos diferentes, culminando na criação dos computadores. Outras pessoas defendem que a inteligência humana é fruto de como nosso cérebro é organizado. Esse grupo desenvolveu, na década de 1940 e 1950, a teoria das Redes Neurais.

Essas redes eram tão promissoras, que vários pesquisadores acharam que isso não daria certo ou esse modelo nunca alcançaria as previsões feitas até então. Durante mais de 20 anos, as pesquisas sobre redes neurais caíram em descrédito e mais ênfase foi dada à computação lógica conhecida e utilizada atualmente.

Porém, de um tempo para cá, principalmente devido ao avanço das neurociências, as pesquisas sobre redes neurais foram retomadas e muita coisa foi desenvolvida. Existem pesquisas, por exemplo, para o desenvolvimento de neurocomputadores. Para se entender melhor o que são as Redes Neurais e como seria os computadores baseados nelas, vale à pena conhecer como funcionam os neurônios.

O Comportamento dos Neurônios

Os neurônios são as células que formam o nosso cérebro. Elas são compostas basicamente por três partes: os dentritos, que captam informações ou do ambiente ou de outras células, o corpo celular ou Soma, responsável pelo processamento das informações, e um axônio, para distribuir a informação processada para outros neurônios ou células do corpo. Só que uma célula dificilmente trabalha sozinha. Quanto mais células trabalharem em conjunto, mais elas podem processar e mais eficaz torna-se o trabalho. Logo, para o melhor rendimento do sistema são necessários muitos neurônios.

Dos Neurônios às Redes Neurais

Foi pensando em como os neurônios trabalham que pesquisadores desenvolveram neurônios artificiais. Cada um tem dois ou mais receptores de entrada, responsáveis por perceberem um determinado tipo de sinal. Eles também possuem um corpo de processadores, responsável por um sistema de feedback que modifica sua própria programação dependendo dos dados de entrada e saída. Finalmente, eles possuem uma saída binária para apresentar a resposta “Sim” ou “Não”, dependendo do resultado do processamento.

Um neurônio artificial é capaz de um único processamento. Cada entrada recebe somente um tipo de sinal ou informação. Como um neurônio pode possuir várias entradas, então ele pode perceber diferentes sinais. Porém, ligar vários neurônios similares em rede, faz com que o sistema consiga processar mais informações e oferecer mais resultados.

Por exemplo, é possível criar um sistema para identificação de bananas e maças. Para tal, cria-se neurônios sensíveis a cor e forma. Os de cor percebem o amarelo e o vermelho. Os de forma percebem o redondo e o comprido. Cada neurônio, então, possui quatro entradas, uma para cada informação.

Para obter um melhor rendimento do sistema, cria-se uma rede em camadas: uma primeira camada com quatro neurônios (um para cada sinal de entrada), uma segunda camada oculta de processamento com três neurônios e uma camada de saída com dois neurônios, um para avisar quando é uma maça e outro para avisar quando é uma banana.

O segredo não está na arquitetura dessa rede, mas na forma como ela processa: Redes Neurais não rodam programas, elas aprendem!

O aprendizado das Redes Neurais

Não existe uma programação pré-definida dos neurônios artificiais, como existem nas portas lógicas utilizadas nos circuitos computacionais. Ao invés disso, eles possuem um sistema de feedback que modifica sua programação. Cada informação processada gera um peso, dependendo do resultado. Se for um acerto, ela ganha um ponto, se for um erro, ela perde meio ponto.

Dessa forma, a rede neural do exemplo acima testa várias vezes a percepção do objeto. A cada acerto, os neurônios envolvidos no processamento ganham um ponto e aquela rede é reforçada. A cada erro, esses neurônios perdem meio ponto. Dessa forma, o sistema cria a rotina de seguir o caminho com mais pontos sempre. Quanto mais tentativas, mais aprimorado fica o sistema, chegando, ao final de um processo de aprendizado, a executar tarefas quase sem erro algum.

A grande vantagem disso é que para executar tarefas, uma rede neural não precisa guardar instruções de comando e executá-las de forma lógica, como num computador tradicional. Ao invés disso, a rede aprende o que é preciso ser feito e executa a função. Dessa forma, uma mesma rede, se ela for capacitada com os neurônios necessários para tal, é capaz de executar várias funções diferentes, independente de espaço de memória.

Isso porque em uma mesma rede é possível criar várias regras diferentes. No exemplo acima, podemos ainda ensinar a rede a detectar bolas amarelas ou bastões vermelhos, utilizando os mesmos neurônios e as mesmas regras. A diferença é q precisaríamos capacitá-las com neurônios de saída extras para cada nova informação que queremos dela e outros neurônios ocultos para facilitar o processamento. Mas isso não implica em criarmos novas regras ou novas programações, somente em ensinar o sistema e executar novas funções utilizando a mesma rede existente.

Em sistemas mais elaborados, uma rede neural consegue aprender qualquer função que uma pessoa possa saber e não há limites para a quantidade de informação que ela possa processar.

Inteligência Artificial (IA)

As redes neurais são principalmente utilizadas para criar sistemas de inteligência artificial. Os computadores tradicionais podem fazer isso de forma simulada, mas sua principal função é seguir regras ou comandos oferecidos pelo usuário. Assim, a inteligência artificial gerada por computadores tradicionais são simulações de inteligência real, ou seja, apresentam respostas segundo regras e comandos de um programa pré-estabelecido.

Acontece que a verdadeira inteligência não é a capacidade de seguir regras, mas sim a capacidade de resolver problemas. Mais inteligente é o sistema que consegue resolver problemas diferentes de forma eficaz. Baseado nisso, temos então duas formas diferentes de inteligência artificial, ou IA, a simbólica e a conexionista.

A IA simbólica simula o comportamento inteligente. Ela é baseada em uma programação que indica quais respostas devem ser dadas diante de determinados comandos. Essa IA é a utilizada em programas “inteligentes”, como corretores ortográficos ou simuladores dos mais variados. A questão é que esses programas dificilmente aprendem coisas novas, somente se você incluir novas programações. Essa é a IA mais comum.

A IA conexionista simula a estrutura do cérebro, pois acredita-se que a inteligência está na forma de processar informação e não na informação processada. Como o sistema do cérebro é inteligente, usa-se tal modelo para desenvolver IA. Assim, os sistemas de IA baseados em redes neurais conseguem aprender com seus erros e executar diferentes processos, independente de instruções.

As Redes Neurais e o Perceptron

Não só pensando nisso, mas principalmente tentando desenvolver melhores formas de inteligência artificial, alguns pesquisadores começaram a estudar o funcionamento dos neurônios. Em especial, Frank Rosenblatt pesquisou a estrutura da retina humana. Ela é composta por vários neurônios sensoriais, responsáveis por perceber as cores e as formas. Cada um desses neurônios transmite uma resposta em rede para vários outros neurônios que então enviam suas informações para o cérebro para finalmente processá-las e transformá-las em imagens. Essa é a base de funcionamento dos neurônios artificiais, que levaram ao desenvolvimento do Perceptron.

O Perceptron foi à primeira máquina criada para processamento de informação feita sobre o sistema de redes neurais. Ele foi o primeiro sistema de processamento pequeno o suficiente para ser usado por uma pessoa, diferente dos computadores da época que ocupavam salas enormes com seus processadores. Ele foi considerada por muitos como o pai do computador pessoal.

Atualmente, o Perceptron é conhecido como a forma de processamento de informação baseado em redes neurais. Ele é construído com neurônios artificiais, formando redes de processamento. Uma rede dessas é chamada de Perceptron.

Diferenças entre Computador e Perceptron

A melhor forma de compreender a singularidade desse sistema é compará-lo ao computador. Talvez a característica mais marcante de um Perceptron seja que ele não executa programas, mas os aprende. Em um computador, instala-se instruções de comando que formam um programa. Em um perceptron, treina-o para executá-los. As informações não são gravadas, mas aprendidas.

Um computador funciona a partir da execução de operações lógicas, rodando programas que podem

er reduzidos à combinação de procedimentos de lógica booleana. Por sua vez, um perceptron é capaz de processos não-lógicos, comparações e transformações, pois seus sistema não é condicionado a um funcionamento lógico e linear.

Ao mesmo tempo, um perceptron é capaz de múltiplos processamentos e testes de hipóteses em paralelo, enquanto computadores funcionam com um processamento em cada circuito de cada vez. Isso faz com que a velocidade de processamento do perceptron seja muito maior do que a de um computador tradicional.

Finalmente, um computador está preso à sua programação. Ele só executa aquilo que foi programado. Enquanto isso, um perceptron pode perceber novas possibilidades, aprender com as tentativas e erros e apresentar novos resultados.

Conclusão

Sabe-se que nenhuma máquina é capaz de superar a inteligência humana. Muitas são capazes de vários processamentos por segundo, de calcular inúmeras possibilidades, mas nenhum computador é capaz de aprender com seus erros. Já os perceptrons nos mostram que podemos construir máquinas realmente inteligentes, capazes de aprender, de errar, de melhorar e principalmente, que não são presos a programações que podem falhar. O que limita uma máquina dessas é sua própria experiência.

Aliado a isso e ao uso de nanotecnologia, podemos esperar grandes avanços nos computadores e na forma como entendemos a mente humanao. O que virá disso tudo, só o futuro pode dizer.

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/2754-o-que-sao-redes-neurais-.htm#ixzz1VaqdQ6n7

Tênis reeduca o cérebro após acidentes ou derrames

O Step of Mind altera artificialmente as orientações do solo, fazendo com que o cérebro se exercite e recobre as habilidades perdidas.

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• Por Beatriz Smaal
• 19 de Julho de 2011

 (Fonte da imagem: Step of Mind)

Pesquisadores israelenses desenvolveram um tênis para ajudar quem precisa “reaprender” a caminhar com as próprias pernas. O Step of Mind é um dispositivo feito para alterar as orientações do solo a todo o momento, de forma que o cérebro seja exercitado e recupere habilidades antes conhecidas.

A pesquisa para a criação do aparelho levou 15 anos e foi conduzida pela neurofisiologista Simona Bar Haim. Ela explica que “o dispositivo não reabilita músculos, mas sim restaura áreas afetadas do cérebro. Quando você anda, não sabe o próximo passo, e o cérebro pergunta: vou andar em terreno acidentado, elevado, grama, areia? Os pistões do sapato criam um ambiente feito para a recuperação do cérebro, ensinando-o novamente como andar”.

O tênis é equipado com baterias, sensores e sistemas de memória, que ajudam no processo de modificação do solo. Bar Haim insere dados no Step of Mind e cria exercícios caóticos, específicos para a necessidade de cada paciente. Após o uso, a pesquisadora analisa os resultados, modificando a simetria e retrabalhando o cérebro.

O foco da pesquisa são pessoas com problemas crônicos que possuem dificuldade de aprendizado na hora de caminhar, como quem teve derrame, desenvolveu paralisia ou foi afetado por um acidente. Um pacote com 25 sessões custa 1.800 dólares (cerca de 2.800 reais).

Em longo prazo, Simona Bar Haim pretende fabricar outros tênis, para que os pacientes possam treinar em casa (com custo de cerca de 900 dólares). Para maiores informações, basta acessar o site do Step of Mind (em inglês).

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/11697-tenis-reeduca-o-cerebro-apos-acidentes-ou-derrames.htm#ixzz1VapI639J

Bicicleta do futuro permite trocar a marcha utilizando o pensamento

O projeto já saiu do papel e está em fase de testes. Utilizando um capacete especial, o ciclista emite ondas cerebrais, que são convertidas em comandos.

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• Por Ana Nemes
• 2 de Agosto de 2011

Um protótipo de bicicleta foi criado em uma parceria das empresas Toyota e Parlee. O grande diferencial desse modelo é que, para trocar as marchas, o ciclista usa apenas o pensamento. Um capacete especial lê as ondas cerebrais e converte-as em comandos para o meio de transporte.

Testes estão sendo realizados com a bicicleta do futuro (Fonte da imagem: Divulgação)

Para usar a bicicleta do futuro, é preciso treinar o cérebro. Com a ajuda de um aplicativo para o iPhone, no qual é preciso mover um cubo para cima e para baixo, o ciclista testa e aprende a controlar as suas ondas cerebrais. O capacete que acompanha esse protótipo possui sensores especiais que são capazes de transformar o pensamento em ação e mudar a marcha para cima ou para baixo.

Sensores no capacete permitem que o usuário mude a marcha utilizando apenas o pensamento (Fonte da imagem: Divulgação)

O projeto está em fase de testes ainda e não tem previsão de chegar ao mercado, mas já conta com outros diferenciais, além do modo incomum de trocar as marchas. O corpo da bicicleta, por exemplo, é feito em fibra de carbono e foi desenvolvido para ter uma aerodinâmica mais eficiente.

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SyNAPSE: o processador da IBM que pensa como um cérebro humano

Com a capacidade de aprender e reagir às experiências, esta nova arquitetura de chips poderia revolucionar a computação como conhecemos hoje.

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• Por Jonathan D. Machado
• 18 de Agosto de 2011

   

                 Esboço da arquitetura do SyNAPSE (Fonte da imagem:Divulgação IBM)

A IBM, uma das maiores e mais antigas companhias de computação do mundo, anunciou que concluiu o projeto de elaboração de um chip experimental que simula o comportamento do cérebro humano. O desenvolvimento foi concebido a partir de uma parceria entre a IBM, quatro grandes universidades e a Agência de Pesquisas Avançadas de Defesa (DARPA).

O objetivo da empreitada é, um dia, poder simular as atividades cognitivas de sentir, perceber, interagir e reconhecer que o cérebro pode fazer, algo que têm se mostrado muito difícil de se conseguir com a arquitetura de processadores comuns. O projeto é chamado de Sistema Neuromôrfico de Eletrônicos Plásticos Adaptativos Escalonáveis, ou "SyNAPSE".

Os membros do projeto esperam que o "SyNAPSE" possa mudar a maneira como usamos computadores, fazendo-os agir como um cérebro. A nova arquitetura usa processadores digitais como neurônios, com ligações internas que simulam as ligações entre as sinapses, algo radicalmente diferente dos chips de silício com transistores do mundo atual.

Assim como ocorreu nos primórdios da informática atual, o design do processador ainda está engatinhando, com a capacidade de executar tarefas a 10 hertz: milhões de vezes mais lento que os computadores de hoje. A IBM espera que, em breve, vários núcleos do chip "SyNAPSE" possam ser unidos, criando um computador com 10 bilhões de neurônio e 100 trilhões de sinapses, algo 10 vezes mais complexo que o cérebro orgânico dos humanos.

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Sensores cerebrais emitem alertas sobre sono de motoristas

Chips controlam a atividade cerebral e emitem alertas para acordar motoristas que possam ter cochilado ao volante


Por Renan Hamann

Na Califórnia, uma empresa especializada em chips e máquinas interativas está testando uma nova forma de evitar acidentes. Trata-se de um sensor acoplado à cabeça dos motoristas, capaz de monitorar a atividade cerebral e identificar momentos em que o sono estiver vencendo o usuário. A intenção do projeto é fazer com que o motorista fique acordado e não cause problemas para o trânsito.

Sempre que o nível da atividade cerebral cai, um alerta sonoro é emitido até que o motorista volte a ficar em estado de alerta. Por enquanto, o projeto está apenas em fase de testes, mas a NeuroSky (empresa responsável pelas pesquisas) afirmou, em entrevista à Technology Review, que já estão sendo firmados alguns contratos para que, nos próximos anos, o produto seja disponibilizado comercialmente.

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/12610-sensores-cerebrais-emitem-alertas-sobre-sono-de-motoristas.htm#ixzz1VX0cRDCz

Dispositivo eletrônico pode auxiliar na recuperação da memória

O equipamento "liga e desliga" as informações armazenadas em longo prazo. Testes em ratos mostraram-se satisfatórios.

                              (Fonte da imagem: Divulgação / Wake Forest University) 

Quando você esquece onde deixou as chaves ou qual era aquele compromisso importante, não há meios para fazer essas lembranças voltarem à sua cabeça. Mas já pensou que prático seria se, ao apertar um botão de um dispositivo ligado ao seu cérebro, ele automaticamente se lembrasse de todas as informações contidas na memória?

Essa é a promessa de um estudo realizado pela Wake Forest University e a University of Southern California, um dos primeiros a apostar em aparelhos eletrônicos para melhorar funções cognitivas em tempo real.

No teste, realizado com ratos de laboratório, os animais eram drogados para esquecer um processo de mover a ordem correta de alavancas que liberariam seu acesso à água. Os cientistas instalaram então um pequeno dispositivo ligado ao hipocampo dos bichinhos, uma das regiões do cérebro responsáveis pela formação de memórias recentes.

 (Fonte da imagem: Divulgação / Wake Forest University)

O objetivo do dispositivo é duplicar os sinais neurais responsáveis pela memória e fazê-la funcionar à força. Quando o equipamento é ligado, todas as informações relativas à sequência das alavancas eram novamente lembradas. Com o aparelho desconectado das cobaias, o processo era esquecido.

O próximo passo é realizar o mesmo teste em macacos, para então passar para seres humanos. Caso sejam positivos, os resultados obtidos podem ser usados em pesquisas e, em uma visão otimista, no desenvolvimento de um aparelho similar para auxiliar vítimas de acidentes que ocasionaram perda de memória, pacientes que sofrem de Alzheimer ou derrames.

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Sistema de leitura cerebral ajuda a aumentar a concentração

Dispositivo batizado como Bodywave possui tamanho semelhante ao de um iPhone, e trabalha fixado à perna ou braço do usuário.

Desenvolvido pela empresa norte-americana Freer Logic, situada na Carolina do Norte, o Bodywave é um sistema de leitura de ondas cerebrais que promete aumentar o desempenho durante práticas esportivas e outras atividades que requeiram grande quantidade de atenção.

Com um formato parecido ao de um iPhone, o aparelho é fixado por uma tira à perna ou braço do usuário e, a partir disso, mede a atividade cerebral do usuário. O objetivo da invenção é alertar quando há mudanças de padrão nas sinapses que indicam perda de atenção, seja durante a prática de algum exercício, durante o trânsito ou realizando tarefas diárias como o trabalho em um escritório, por exemplo.

Aumento de concentração

O dispositivo usa três contatos feitos em carbono combinados com um software especial para medir sinais elétricos enviados através dos músculos, especialmente o coração. Através de aplicativos que acompanham a criação, o invento mede a atenção do usuário através da detecção de padrões de ondas beta, de 12 e 30 hertz – padrão aceito por neurologistas como um indicador de concentração.

(Fonte da imagem: Freer Logic)

Atualmente, o sistema é usado para ajudar crianças com déficit de atenção e hiperatividade, através de um software chamado Play Attention. Além disso, o aparelho é empregado em ambientes virtuais de treinamento para funcionários de usinas nucleares, como uma forma de prevenir acidentes devido à falta de atenção.

A expectativa é que, em um futuro próximo, o aparelho seja utilizado nas mais diversas aplicações. Alguns exemplos citados pela Freer Logic são tacos de golfe inteligentes, que ajudam o usuário a acertar buracos e até mesmo volantes que alertam quando o motorista não está concentrado na estrada.

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7 tecnologias que transformarão você em um ciborgue na década que vem

Você está mais próximo do que imagina de se tornar um robô cheio de funções eletrônicas.

Apesar dessa história não passar de ficção, estamos sempre recebendo notícias sobre os avanços conquistados na área da robótica. Já é rotina ler sobre androides que estão cada vez mais similares aos humanos, ganhando tecidos sintéticos que os deixam com uma aparência menos artificial e chegando até a representar movimentos físicos que possuem certa fluidez.

Mas pouco é dito sobre o processo inverso: com o passar do tempo, recebemos implantes e acessórios que nos transformam em verdadeiros ciborgues. A cada novo avanço, estamos nos distanciando da figura humana natural e de proporções perfeitas, como no conceito do Homem Vitruviano, de Leonardo da Vinci, que é a base do infográfico deste artigo.

Há anos o ser humano recebe implantes eletrônicos como o marca-passo, as próteses de membros e até operações temporárias envolvendo órgãos artificiais. Aqui, contudo, abordaremos as tecnologias que prometem levar nosso corpo para limites nunca antes atingidos – cada vez mais perto da divisa entre homem e máquina.

O display que tudo vê

O primeiro avanço é um acessório. Revelado no final de abril por pesquisadores alemães da Fraunhofer IPMS, o primeiro microdisplay direcional de rastreamento visual é um monóculo, que serve para exibir informações refletidas diretamente no globo ocular do usuário.

A partir do uso de realidade aumentada, é possível ler sem problemas as informações exibidas na tela. Movimentos específicos do olho seriam utilizados para alternar entre as diferentes opções do aparelho.

                                                              (Fonte da imagem: Fraunhofer / IPMS)

Como vários aparatos de alta tecnologia, inicialmente o microdisplay será exclusivo para fins militares. Enquanto não há previsões para utilizá-lo de forma comercial, só nos resta sonhar com o que é especulado: o display poderia servir para assistir a vídeos, reconhecer sinais vitais e até obter informações sobre as pessoas captadas pelo sensor, através de redes como o Facebook.

Um grande salto para a humanidade

 (Fonte da imagem: Össur)

Implantes que devolvem a capacidade de andar a quem perdeu a perna por algum motivo não são as mais recentes novidades no mundo da tecnologia. O destaque é o avanço conquistado na área, permitindo o desenvolvimento de próteses cada vez mais impressionantes.

A empresa Össur anunciou o desenvolvimento da prótese biônica mais avançada até então. A grande novidade é a integração entre os mecanismos que simulam o pé, o joelho e a perna, fazendo com que não seja necessário calcular com precisão cada passo durante uma caminhada.

A união entre poderosos sensores e esses aparelhos, que apresentam o que de mais avançado há em biomecânica, proporciona uma inteligência artificial única para a prótese, que se torna capaz de ajustar-se automaticamente para funcionar sem problemas em terrenos com superfície rochosa, por exemplo.

No futuro, ter uma perna biônica mais rápida, forte e resistente será bem mais vantajoso do que uma perna humana. A criação estará disponível no máximo até 2012.

A mente domina os braços

 

(Fonte da imagem: Ryerson University)

Próteses nos braços também já existem, mas o que foi desenvolvido por estudantes da Ryerson University, no Canadá, vale a citação: o Artificial Muscle-Operated (AMO), uma prótese cujos movimentos são controlados por ondas cerebrais.

O movimento desejado vai do cérebro a um sensor, que identifica e envia esses dados para um minicomputador localizado no aparelho, que enfim executa a ação. Os músculos artificiais realizam movimentos bastante humanos, como contração e expansão, tudo através de ar comprimido, localizado em um tanque  que pode ficar no bolso do usuário.

Outro pioneirismo do invento é que a implantação ocorre sem a necessidade das chamadas cirurgias invasivas, um processo de realinhamento muscular que encarecia os custos médicos. Desse modo, o mesmo principio da perna biônica se aplica aqui: o braço robôtico pode ficar melhor que o nosso.

Por enquanto, o aparelho ainda tem limitações, como a necessidade usar também um capacete para controlar os movimentos. Mas alguém duvida que essa barreira também será ultrapassada em breve?

Sentindo na pele

A nanotecnologia já está entre nós. Apesar de ser um avanço lento, complexo e que demanda altos custos, ela parece valer a pena, principalmente quando pode ser usada para a medicina – e para deixar o corpo humano ainda mais desenvolvido.

A inovação em questão veio do MIT, o Instituto Tecnológico de Massachusetts: a criação de partículas microscópicas em forma de nanotubos, que agem como um sensor biométrico. Implantadas em qualquer parte do corpo, elas não alteram o funcionamento de nenhum sistema e não são absorvidas por qualquer outra atividade do organismo, como a digestão.

 

(Fonte da imagem: MIT)

Mas qual é o objetivo de implantar esses dispositivos minúsculos? Por enquanto, os estudos apontam para um diagnóstico imediato, pois alguns elementos químicos presentes nas partículas estão preparados para reagir e emitir um brilho diferenciado quando algo está errado no corpo do paciente, como o surgimento de um tumor, por exemplo.

Além disso, esses sensores podem ganhar novas funções, como a capacidade de automedicação. Desse modo, com a ocorrência de anormalidades, remédios presentes nesses nanotubos seriam imediatamente liberados no sangue, eliminando a necessidade de ingerir pílulas ou realizar baterias de exames, por exemplo.

Está tudo em sua cabeça

Já pensou em controlar eletrônicos sem a ajuda de nenhum controle remoto? A solução é simples: implante um chip com a tecnologia RFID! Agora é só instalar um leitor que use o mesmo mecanismo em seus aparelhos, para fazer com que ele reconheça o sinal transmitido pelo chip.

 

(Fonte da imagem: dvice)

São inúmeras as utilidades que isso pode proporcionar. Com o devido desenvolvimento dessa tecnologia em escala comercial, seria possível abrir portas, desbloquear celulares, computadores e outros gadgets que operem hoje com senhas ou identificação biométrica, por exemplo. Segundo os pesquisadores da área, a cirurgia de implantação e a permanência do chip não causam nenhum efeito colateral no usuário.

Nada natural

Com o avanço da idade, é perfeitamente natural que nossos órgãos comecem a apresentar falhas. Para alguns cientistas, entretanto, isso está errado. Esses componentes do nosso organismo não precisariam envelhecer e parar de funcionar, porque sua criação ou composição seria artificial.

São duas as possibilidades: criar um órgão totalmente mecânico ou desenvolver uma “cópia”, a partir de células-tronco do paciente. A produção em massa desses órgãos, se superados problemas como custos e compatibilidade do organismo do paciente, poderia diminuir consideravelmente a fila de transplantes em hospitais.

A Espanha é um país pioneiro nessas pesquisas, prometendo para até dez anos o início da produção efetiva de órgãos bioartificiais. Como a maioria dos experimentos, apenas a substituição em animais foi efetiva até agora. Mas dá para manter as esperanças, afinal esse é sempre o primeiro passo para aprovar o uso de novas tecnologias em humanos.

Com que roupa eu vou?

E se você não utilizasse apenas uma prótese ou um chip, mas uma armadura inteira para se locomover e realizar outras atividades sem esforço? A Hybrid Assistive Limb (HAL) é um exoesqueleto com aplicações medicinais e cotidianas que literalmente transforma o usuário em um super-humano.

A demonstração é surpreendente. Ainda em fase de testes, a roupa robótica inicialmente seria usada em pacientes com dificuldades de locomoção. Através da pele, o traje detecta impulsos cerebrais de movimento e os transportam para o sistema da vestimenta, que executa a ação.

Pesando 23 kg e alimentado por baterias, o HAL faz com que pessoas caminhem ou realizem atividades leves, além de aumentar algumas capacidades humanas como a força, fazendo com que o usuário não sinta o peso da armadura e de possíveis objetos que sejam carregados por ele. Desse modo, atividades mecânicas pesadas poderiam ser feitas com menor esforço se o funcionário estiver com uma roupa dessas.

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Esses avanços podem demorar e até não darem certo, mas não custa sonhar. Nos próximos dez anos, podemos andar por aí cheios de eletrônicos não só nos bolsos, mas em nosso próprio corpo. Por outro lado, é bem mais seguro deixar novidades como as armas do RoboCop apenas para as telonas.

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/10289-7-tecnologias-que-transformarao-voce-em-um-ciborgue-na-decada-que-vem-infografico-.htm#ixzz1UglY2Twr

Cérebro de gato inspira projeto de supercomputador

Engenheiro da Universidade de Michigan usa modelo baseado em cérebros de gatos para construir computador do futuro.

O cérebro é um dos órgãos mais complexos do nosso corpo e, por isso, é um dos que mais reserva mistérios a ser desvendados. Por causa dele temos uma capacidade incrível para armazenar e processar informações, de maneira muito mais rápida que qualquer computador.

Algo ainda mais incrível proporcionado por essa máquina espetacular é o aprendizado, a capacidade que temos de aprender com experiências passadas e tomar decisões com base nesse conhecimento adquirido.

E não é apenas o cérebro humano que conquista lugar nas pesquisas científicas. Agora, um engenheiro da Universidade de Michigan pretende construir um supercomputador baseando-se no modelo de funcionado do cérebro de gatos.

Wei Lu, que concluiu seu doutorado pelo Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade de Princeton, desenvolveu um dispositivo eletrônico que “imita” o comportamento dos cérebros de gatos, possibilitando que, algum dia, os computadores possam aprender e reconhecer informações de maneira semelhante à dos humanos. “Nós estamos construindo um computador da mesma maneira que a natureza constrói um cérebro”, afirma Lu.

Transistores x Memristors

Fonta da imagem: Universidade de Michigan

Os microchips de hoje usam transistores para amplificar e interromper sinais elétricos. Você pode pensar nesses transistores como pequenos interruptores que podem estar ligados ou desligados e, dessa forma, representarem dados na forma de dígitos binários ou bits (0 e 1).

Os dispositivos nos quais os pesquisadores de Michigan estão trabalhando usam uma nova forma de transistores, chamados de “memristors”.

Pelo nome talvez você já tenha deduzido a grande novidade por trás da invenção: capacidade de memória, de armazenar informações passadas. Dessa forma, ao interromper a voltagem do dispositivo, o memristor ainda “se lembrará” das propriedades dos sinais elétricos que passaram por ele.

É possível fazer uma comparação entre os memristors e as sinapses, junções usadas pelos neurônios para comunicação. São as sinapses que possibilitam que os neurônios formem circuitos dentro do nosso sistema nervoso e, por isso, elas são essenciais para a “computação” realizada pelo cérebro.

Se analisarmos um computador normal, perceberemos que os dispositivos que cuidam da lógica e da memória estão separados, localizados em partes diferentes do circuito. Como resultado disso, o computador trabalha de maneira linear, passo a passo. E executando processos dessa forma, ele demora mais e, por consequência, gasta mais energia.

Já o cérebro trabalha diferente, realizando muitas operações em paralelo ou simultaneamente. Isso faz com que uma pessoa ou um gato possa reconhecer um rosto quase que instantaneamente, por exemplo.

Aplicação prática

O que Lu e outros pesquisadores da Universidade de Michigan estão fazendo é usar um memristor para ligar dois circuitos eletrônicos, assim como uma sinapse liga dois neurônios. O fortalecimento da conexão entre neurônios, estimulados um em relação ao outro, é o que os cientistas acreditam ser a base do aprendizado e da memória nos cérebros de mamíferos.  Ao imitar isso em um modelo computacional, o sistema torna-se capaz de memorizar e de aprender processos.

Os pesquisadores descobriram ser possível alterar a duração e a sequência da voltagem aplicada ao sistema para aumentar ou diminuir gradualmente o nível de sua condutividade elétrica. De acordo com Lu, mudanças similares acontecem na condutividade das sinapses, em nossos cérebros, e é isso que possibilita a memória de longo termo.

Com o modelo de supercomputador proposto pelos pesquisadores, seria possível que esse “cérebro eletrônico” calculasse rapidamente  o caminho mais curto entre um ponto e outro e pudesse recalcular quase que instantaneamente caso algo modificasse o cenário.

Lu acredita que um projeto desses seria especialmente interessante para o Departamento de Defesa dos Estados Unidos, que poderiam adotar o sistema para armas, robôs e veículos não tripulados.

Dessa forma, quando algo atrapalhasse o caminho de um desses robôs ou veículos, por exemplo, eles não precisariam enviar novas imagens para o centro de operações e esperar por novos comandos emitidos pelos militares. Os robôs seriam capazes de tomar suas próprias decisões.

Fonte da imagem: Lawrence Livermore National Laboratory

Hoje já temos supercomputadores que podem ser comparados ao cérebro de um gato. O Dawn, localizado no Lawrence Livermore National Laboratory, possui mais 140 mil unidades de processamento e 144 TB de memória principal.

Apesar dos números impressionantes, o Dawn é capaz de realizar tarefas cerca de 83 vezes mais devagar que o cérebro de um gato. Por isso, Lu acredita que a meta de construir um supercomputador tão rápido quanto o cérebro desse animal seja realista.

O próximo passo do pesquisador é construir um sistema maior, com centenas de neurônios e sinapses artificiais e, com isso, o grupo espera um dia chegar a construir supercomputadores com o tamanho de computadores comuns.

Memristors: a fronteira final?

Ao que parece esse também não é o único uso previsto para os memristors.  Pesquisadores da Hewlett-Packard publicaram há pouco tempo um artigo que mostra que os transistores com memória também são capazes de realizar computação, possibilitando que funções lógicas sejam executadas nos locais onde as informações são armazenadas.

Se tudo continuar como previsto, o foco de desenvolvimento da indústria pode mudar. Talvez, no futuro, não estejamos focados no poder de processamento de um sistema, mas sim na eficiência de sua computação.

Para Saber mais sobre Memristors (em inglês):

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/8757-cerebro-de-gato-inspira-projeto-de-supercomputador.htm#ixzz1UYNgYc3s