OpenWater: um dispositivo revolucionário de ressonância magnética e BCI vestível de código aberto

Quando vi pela primeira vez a palestra TED de Mary Lou Jepsen sobre OpenWater em 2018, imediatamente me apaixonei pela tecnologia. Enquanto ouvia a apresentação, me veio à mente uma cena do ‘ Minority Report ’, onde eles falavam brevemente sobre a tecnologia. Na cena, os precogs estão deitados em uma banheira, sonhando com visões do futuro, que são então lidas em seus cérebros por meio da luz. Que absurdo, pensei. A luz não consegue penetrar no tecido cerebral. Como poderia ser usado para ler pensamentos? Bem, a palestra de Jepsen revelou que a luz pode de fato atravessar não apenas o tecido cerebral, mas até mesmo o crânio. O problema é que ele se espalha tanto que fica completamente inutilizável. É aqui que entra a brilhante tecnologia do OpenWater…

Jepsen e sua equipe encontraram uma solução para focar a luz através de tecidos vivos usando luz adequadamente estruturada. Essencialmente, eles construíram um microscópio cujo sistema de lentes é feito de carne e ossos. Soa estranho. Mas é exatamente isso. Eles podem ver o corpo humano tratando o próprio tecido vivo como parte do sistema. Jepsen demonstra isso lindamente em sua palestra no TED, onde ela coloca um pedaço de tecido no caminho de um laser e, ainda assim, um ponto focado aparece na parede em vez de luz dispersa. Para entender como isso é possível, vejamos a patente de Jepsen.

No lado esquerdo do diagrama, há um “projetor de holograma” (110), composto por um emissor laser (105/103) e um display especial (113). Este display ajusta adequadamente a fase dos feixes de luz que passam por ele. Mas por que é chamado de “projetor de holograma”?

A essência da tecnologia holográfica é que, em vez de capturar a intensidade dos feixes de luz numa chapa fotográfica, regista a sua fase. Embora esse processo perca informações de cor, em troca, se o iluminarmos com o mesmo laser usado para fazer a gravação, os feixes de luz emergem na fase exata em que surgiriam do objeto real. É por isso que percebemos o holograma como tridimensional. Na patente de Jepsen, a tela desempenha o mesmo papel que a chapa fotográfica em um holograma, mas embora a chapa fotográfica seja estática, essa tela é dinâmica. Ao contrário dos hologramas tradicionais, estes hologramas são incompreensíveis ao olho humano. No entanto, oferecem a possibilidade de focar a luz através do tecido humano. É o mesmo que colocar uma lente na frente de uma imagem borrada para obter uma imagem nítida e focada, exceto que aqui a lente é feita de carne e ossos humanos.

No lado direito do diagrama está representada uma “câmera holográfica” (160), que difere de uma câmera tradicional por capturar um “holograma”. Isto significa que, tal como o projetor, regista a fase da luz em vez da sua intensidade. O funcionamento do sistema é muito semelhante ao modo como um holograma tradicional é gravado em uma chapa fotográfica usando um laser de referência, mas aqui, em vez de uma chapa fotográfica, há uma matriz de pixels de imagem (170). Esta configuração permite que a câmera capture as informações diferenciadas da fase da luz.

No centro, marcado como “meio difuso” (130), está o tecido humano que queremos observar. Este é o meio no qual o holograma é projetado e é calibrado até que os tecidos da área observada foquem a luz. A luz que sai dos tecidos é captada pela câmera, da qual podem ser extraídas as informações necessárias. Em poucas palavras, é assim que funciona o microscópio de Jepsen (construído a partir de carne e ossos). Para quem estiver interessado em um conhecimento mais profundo do sistema, recomendo a leitura das patentes . (Também tive um artigo mais detalhado sobre o assunto de 2019.)

Com este dispositivo engenhoso, podemos criar imagens do corpo humano com resolução superior à de uma ressonância magnética, sem a necessidade de ímãs enormes e equipamentos caros. A ferramenta da Jepsen é acessível, acessível a todos, podendo caber numa caixa do tamanho de um telemóvel ou até ser integrada ao longo do dia nas nossas roupas. Mas por que alguém iria querer usar um aparelho semelhante ao de ressonância magnética o dia todo?

Você sabe qual é o verdadeiro tratamento para o câncer? Não, não é um medicamento especial, mas sim de detecção precoce. O câncer inicia sua vida maliciosa como uma célula renegada. Ela cresce silenciosamente e é bastante inofensiva por muito tempo. O problema é que ele se espalha furtivamente e despercebido por todo o corpo humano e, muitas vezes, quando é detectado, já é tarde demais. Se todos pudessem fazer exames diários com uma ressonância magnética, poderíamos detectar o câncer a tempo, antes que ele causasse danos, eliminando a necessidade de alguém morrer por causa dele. Mas isso não é verdade apenas para o câncer. Muitas doenças graves podem ser facilmente tratadas se detectadas precocemente. Considerando as principais causas de morte, um sistema como este poderia oferecer a quase todas as pessoas uma vida mais longa e melhor. Portanto, o desenvolvimento do OpenWater não é apenas uma ferramenta, mas uma reforma completa dos cuidados de saúde, que Jepsen e a sua equipa chamam de “Hospital do Silício”.

O que o OpenWater oferece na área da saúde é fascinante, mas o meu entusiasmo por esta tecnologia reside noutro lado. Aqueles que lêem meus artigos regularmente sabem que sou um grande fã de Interfaces Cérebro-Computador (BCIs) . Acredito que após a Internet e a comunicação móvel (e talvez a revolução VR), a próxima grande revolução tecnológica será a revolução BCI. OpenWater apresenta uma solução muito promissora para isso, pois seu dispositivo permite a observação do cérebro em nível de neurônio, tudo de forma não invasiva (sem necessidade de cirurgia, ao contrário do Neuralink, por exemplo). Atualmente estão em andamento experimentos para reconstruir sonhos , imagens visuais ou fala humana com base em dados de fMRI. Esses experimentos são muito promissores, mas exigem que o paciente se deite dentro de um grande tubo (a máquina de fMRI). A tecnologia da Jepsen substituiria isso por um simples boné. Imagine uma rede capaz de registrar nossos sonhos enquanto dormimos.

Outra possibilidade muito interessante é focar na medula espinhal em vez do cérebro. Pense bem: todas as informações do nosso cérebro para todo o corpo passam por um “feixe de fios” de cerca de 4 centímetros quadrados de diâmetro (a medula espinhal). O cérebro controla nossos membros, nossos órgãos e todo o nosso corpo através disso. Se pudermos interpretar esta informação, poderemos restaurar a capacidade de andar de pessoas paralisadas ou construir uma realidade virtual para elas, onde possam viver uma vida plena. Como esta é uma área menor que o cérebro inteiro, observá-la pode ser muito mais simples do que observar o cérebro inteiro, e as possibilidades são fascinantes.

Ainda mais emocionante é a possibilidade de que, com a luz focada, possamos não apenas perscrutar o corpo humano, mas também induzir mudanças nele. Por exemplo, se o cancro já se desenvolveu no nosso corpo, podemos usar a luz para destruir células cancerígenas ou fornecer toxinas ativadas pela luz que visam apenas as células cancerígenas. Da mesma forma, podemos ativar neurônios com luz, possibilitando não apenas a leitura de pensamentos, mas também a projeção de imagens diretamente no cérebro. Parece ficção científica, não é?

Em 2008, a DARPA lançou seu programa de Neurotecnologia Não Cirúrgica de Próxima Geração (N3) . Um dos projetos apoiados neste programa é o projeto MOANA da Rice University , que visa alcançar a telepatia visual. O projeto recebeu US$ 18 milhões em financiamento da DARPA. A solução, semelhante à abordagem da OpenWater, usaria luz para ler o estado do cérebro e campos magnéticos para ativar os neurônios. No entanto, isso envolveria o uso de vírus vetoriais e engenharia genética para modificar células cerebrais para que possam ser ativadas por campos magnéticos. Esta última parte pode não parecer tão atraente, mas talvez não seja necessária. Com a tecnologia OpenWater, talvez a luz por si só possa ser suficiente para escrever e ler neurônios.

Qualquer que seja a tecnologia vencedora, é evidente que muitos estão a levar muito a sério a tecnologia da Interface Cérebro-Computador (BCI), investindo milhões de dólares no seu desenvolvimento. Isto não é surpreendente, uma vez que tal tecnologia poderia potencialmente curar a cegueira, integrar diretamente próteses no cérebro, ou mesmo permitir experiências de realidade virtual totalmente imersivas. Talvez as mesmas tecnologias que os pesquisadores atuais estão desenvolvendo para melhores fones de ouvido VR (como monitores em miniatura de maior resolução, processadores dedicados, etc.) possam no futuro ser usadas para projetar imagens diretamente em nossos cérebros usando lasers. Esta fusão de imagens avançadas e neurotecnologia poderá revolucionar não apenas os cuidados de saúde, mas a forma como interagimos com a própria tecnologia.

Poderíamos pensar que se alguém possuísse uma tecnologia tão significativa, guardaria os seus detalhes como segredos bem guardados, fornecendo acesso apenas para somas substanciais de dinheiro. No entanto, a OpenWater escolheu um caminho diferente: em janeiro de 2024, anunciaram que tornariam a tecnologia de código aberto, incluindo projetos de hardware, códigos-fonte, patentes, dados de medição, etc. ou a filosofia e o modelo de negócios por trás disso. Esta abordagem não só acelera a inovação, permitindo que outros desenvolvam e melhorem a tecnologia, mas também democratiza o acesso, conduzindo potencialmente a aplicações generalizadas em vários domínios, para além dos cuidados de saúde e da computação.

Se você é pesquisador, desenvolvedor, especialista em BCI ou simplesmente alguém interessado em tecnologia, pode acessar tudo no GitHub e no site da empresa . Eu encorajaria todos cujo campo está relacionado, mesmo que ligeiramente, com OpenWater a revisar os materiais e contribuir para o desenvolvimento da tecnologia. Este é realmente um avanço que poderá provocar uma mudança em toda a humanidade.

Sei que 2024 está apenas começando, mas se o que o OpenWater promete se cumprir, atrevo-me a dizer que Jepsen roubou a cena. Tornar o OpenWater de código aberto pode muito bem ser o anúncio tecnológico mais importante de 2024.