Ultrassom no cérebro: sua interface neural é uma conversa ou apenas um monólogo?

A charada é interessante: se as interfaces cérebro-computador (BCIs) não invasivas baseadas em ultrassom enviam ondas para dentro da cabeça, elas conseguem também captar o que o cérebro 'responde'? A ideia de que toda essa tecnologia funciona como uma rua de mão única é um mito que precisa ser esclarecido.

Ultrassom não é só ‘escrita’, é também ‘leitura’

De fato, uma das maiores apostas do ultrassom no campo neural é a estimulação transcraniana por ultrassom focado (do inglês tFUS), uma técnica que atua como uma caneta de altíssima precisão para modular a atividade de circuitos cerebrais, tanto na superfície (córtex) quanto em regiões profundas . Essa é a parte da 'escrita', ou da 'entrada' de informação no cérebro.

Mas o jogo vira quando falamos em imagem por ultrassom funcional (fUS). Esta técnica é uma revolucionária forma de 'leitura' da atividade cerebral. Ela não usa radiação ionizante e oferece uma sensibilidade sem precedentes para mapear, em tempo real, quais áreas do cérebro estão mais ativas, detectando mudanças sutis no fluxo sanguíneo local . Portanto, a premissa de que o ultrassom não pode trazer informações do cérebro para fora é cientificamente incorreta.

E a conversa de mão dupla (o tal do bidirecional)?

Essa é a parte mais sutil da sua pergunta. Sim, os tijolos fundamentais para uma conversa de verdade — um sistema que lê, interpreta e responde em circuito fechado — já existem. Cientistas já integraram a estimulação por fUS com o aprendizado de máquina para decodificar ondas cerebrais (via EEG), criando uma BCI bidirecional experimental .

Em um estudo com 25 voluntários, por exemplo, um sistema conseguiu tanto 'codificar' (enviar estímulos ao cérebro e afetar seu estado) quanto 'decodificar' (ler e interpretar sinais resultantes), fechando o ciclo . Outra pesquisa mostrou que podemos usar o tFUS para modular áreas específicas da atenção e, com isso, melhorar o desempenho de uma BCI visual, numa prova de que a 'escrita' pode ser usada para turbinar a 'leitura' .

Onde está o gargalo então?

Se os sistemas bidirecionais já existem, por que não os vemos no dia a dia? A resposta está na maturidade da tecnologia. A 'leitura' por fUS, embora fantástica, ainda é um desafio de engenharia para ser miniaturizada e tornar-se um dispositivo vestível e contínuo. Já a neuromodulação por tFUS, apesar de sua precisão, ainda está sendo mapeada em seus efeitos de longo prazo e na complexidade de como 'traduzir' um comando neural útil .

As BCIs não invasivas atuais, em geral, ainda enfrentam taxas de erro consideráveis, o que limita sua aplicação prática. É exatamente por isso que se pesquisa o tFUS como um ajuste fino para melhorar o desempenho dessas interfaces .

Em resumo: um monólogo com potencial para diálogo

Sua percepção de que a maioria dos esforços se concentra em aplicações unidirecionais é correta, apenas com uma ressalva crucial.

• Afirmar que o ultrassom 'só escreve e nunca lê' é falso. A tecnologia de imagem por fUS é uma das mais promissoras justamente para a 'leitura'.
• Dizer que estamos na era das BCIs bidirecionais não invasivas e de alta performance seria um exagero. O que temos são provas de conceito brilhantes e os blocos de construção para o futuro .

Em suma, a estrada para uma via de mão dupla neural já está pavimentada, mas ainda há um longo caminho até que o tráfego flua de forma constante, confiável e em alta velocidade.