Não importa se um bebê pega os dedos dos pés ou se alguém pega um lápis quando ele rola de uma bancada, agarrar itens com as mãos é um instinto humano básico. Os pesquisadores do Laboratório de Controle Neural de Movimento da Universidade Estadual do Arizona estão descobrindo que essa tarefa simples não é tão simples assim. Na verdade, a ação de agarrar é a etapa final de uma série de processos complexos que compõem nosso sentido do tato. Ineficiências ou interrupções em qualquer elo dessa cadeia de processos afetarão diretamente nossa capacidade de usar as mãos. Isso torna a pesquisa no campo do controle motor neural essencial para o avanço da tecnologia e do tratamento de reabilitação. Os sensores de força/torque multieixos da ATI estão ajudando os pesquisadores a decompor o sentido humano do tato, fornecendo feedback em tempo real à medida que o processo ocorre.
Qiushi Fu estuda processos sensório-motores no Neural Control of Movement Laboratory. A pesquisa do laboratório concentra-se na mão como modelo para compreender o aprendizado e o controle motor. Os experimentos de Fu concentram-se no sentido humano do tato. Ele utiliza os menores sensores F/T da ATI para analisar mais profundamente o feedback sensorial (a comunicação entre o cérebro e os músculos da mão) durante as tentativas de agarrar e manipular.
Quando pegamos um objeto, nosso cérebro primeiro reúne informações do ambiente e faz referência cruzada a situações semelhantes do passado. Usando pistas visuais e memórias, podemos estimar a quantidade de força de elevação e de força de preensão necessária para manipular o objeto sem deixá-lo cair ou esmagá-lo. Depois de tê-lo em mãos, nosso cérebro continua recebendo feedback do processo de preensão. Isso nos permite fazer ajustes na posição da mão e da empunhadura enquanto realizamos a tarefa. Tudo isso acontece instantaneamente, em nosso subconsciente. Por meio de tentativa e erro, aprendemos a aperfeiçoar esse movimento comum e funcional. Quanto mais alcançamos e agarramos, maior é o nosso campo de referência e melhor podemos estimar as forças necessárias para manipular objetos. Como isso é algo que fazemos quase todos os dias, desenvolvemos uma habilidade proficiente.
E se perdêssemos nosso senso de tato? E se não pudéssemos depender de nossa coordenação mão-olho para manipular objetos? Conseguiríamos preparar o café da manhã ou nos vestir de manhã? Conseguiríamos dirigir até o trabalho? Conseguiríamos trabalhar de fato?
Qiushi Fu desenvolveu muitos experimentos diferentes para investigar como o cérebro controla as forças dos dedos durante a preensão e a manipulação. Fu diz: “O resultado pode nos permitir avaliar o impacto de distúrbios neurológicos no controle da mão e auxiliar o processo de reabilitação neural [sic]”
Nos experimentos de Fu, os sensores F/T da ATI são colocados dentro de um objeto. O sujeito manipula o objeto enquanto os sensores fornecem dados instantâneos de feedback de força de seis eixos (forças Fx, Fy, Fz e torques Tx, Ty e Tz). Os sensores também informam o centro de pressão de cada ponta do dedo e capturam o feedback para o cérebro. Ao fazer a engenharia reversa do processo com o auxílio dos sensores F/T, Fu obtém uma visão muito mais abrangente do processo de manipulação, do início ao fim. Fu explica: “Essas informações nos dirão a velocidade da resposta, a função do feedback sensorial, bem como outras medidas fisiológicas”
O objetivo desses experimentos é medir e registrar dados em uma situação da “vida real”. Garantir que os sensores não afetem a escolha do sujeito sobre como manipular os objetos é uma alta prioridade. Os menores sensores F/T da ATI, Nano17 e Nano25 (17 mm e 25 mm de diâmetro, respectivamente), são fáceis de esconder dentro do objeto de teste. Isso maximiza a superfície de alcance e garante que o sujeito tenha total liberdade para escolher como manipular os objetos.
Fu escolheu os sensores F/T da ATI em parte pelo tamanho compacto, mas também pela qualidade superior. Ele diz: “Os sensores F/T da ATI oferecem excelente precisão, robustez e sensibilidade à nossa pesquisa” O design dos sensores F/T é ideal para detectar as mudanças sutis nas forças das pontas dos dedos durante os testes de Fu. Os medidores de tensão de silício dentro do corpo do transdutor F/T atuam como amplificadores de sinal e cancelam a distorção de ruído. As medições precisas e exatas do sensor F/T da ATI resultam em dados de alta qualidade, o que dá a Fu e sua equipe ainda mais confiança em suas descobertas.
Nosso sentido do tato nos permite usar as mãos e os dedos com mais eficiência do que qualquer outra espécie. Aprendemos que o cérebro, os músculos da mão e os dedos desempenham um papel fundamental. Se qualquer uma dessas partes não estiver funcionando adequadamente, nosso sentido do tato e, portanto, nossa capacidade de usar as mãos, fica comprometida. Felizmente, pesquisadores de controle neural como Quishi Fu contribuirão para o desenvolvimento de soluções robóticas de assistência para restaurar a mobilidade dos pacientes e, em alguns casos, sua independência.
À medida que a população envelhece, o número de pessoas que vivem com problemas de saúde debilitantes continuará aumentando. Para pacientes com controle motor reduzido causado por distúrbios neurológicos, lesões traumáticas, derrame ou outras doenças, as soluções robóticas assistivas oferecem esperança de melhor qualidade de vida. A ATI tem muito orgulho de fazer parte da pesquisa de controle neural da Universidade Estadual do Arizona.
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Para obter mais informações, visite a página do Laboratório de Controle Neural do Movimento da ASU!
