Pesquisadores da NYU Tandon alcançaram um marco importante em sua busca para desenvolver tecnologia vestível que consiga medir os principais mecanismos cerebrais através da pele.
Rose Faghih, professora associada de Engenharia Biomédica, vem trabalhando, nos últimos sete anos, em uma tecnologia que pode medir a atividade mental usando a ações eletrodérmicas (EDA), um fenômeno elétrico da pele que é influenciado pela atividade cerebral relacionada ao estado emocional. Estresses internos, sejam eles causados por dor, exaustão ou uma agenda lotada no trabalho, podem causar mudanças na EDA – alterações que estão diretamente correlacionadas aos estados mentais.
O objetivo geral é criar um decodificador de estado cerebral, não invasivo, multimodal e inteligente para arquiteturas de circuito fechado adaptáveis vestíveis, ou MINDWATCH, como Faghih o chama. Ele atuaria como uma maneira de monitorar a saúde mental de um usuário e ofereceria empurrões que os ajudariam a voltar a um estado de espírito mais neutro. Por exemplo, se uma pessoa estivesse passando por um período particularmente grave de estresse relacionado ao trabalho, o MINDWATCH poderia perceber isso e tocar automaticamente uma música relaxante.
Faghih, junto com Rafiul Amin, seu ex-aluno, realizaram uma tarefa crucial e necessária para monitorar essas informações. Pela primeira vez, eles desenvolveram um novo mecanismo de inferência que pode monitorar a atividade cerebral através da pele, em tempo real, com alta escalabilidade e precisão. Os resultados são apresentados em um novo artigo: Caracterização fisiológica da atividade eletrodérmica permite inferência de ativação do sistema nervoso autônomo em tempo real escalável, publicado na PLOS Computational Biology.
Métodos anteriores que mediam a ativação do sistema nervoso simpático através da pele levavam minutos, o que não é prático para dispositivos vestíveis. Enquanto seu trabalho anterior se concentrava em inferir a atividade cerebral por meio da ativação do suor e outros fatores, o novo estudo também modela as próprias glândulas sudoríparas. O modelo inclui uma representação em espaço de estado 3D da secreção de suor através da abertura dos poros, bem como difusão seguida de evaporação e reabsorção correspondentes. Este modelo detalhado das glândulas fornece uma visão excepcional para inferir a atividade cerebral.
O novo modelo foi executado em dados de 26 indivíduos saudáveis. Os pesquisadores mostraram que podem decifrar os sinais cerebrais com alta confiabilidade. Além disso, o requisito de poder computacional de seu novo algoritmo é mínimo e pode obter informações cerebrais e fisiológicas em poucos segundos, enquanto outra abordagem anterior levaria minutos. Isso significa que a pequena tecnologia de monitoramento vestível capaz de velocidade incrível, alta escalabilidade e confiabilidade extraordinária está ao nosso alcance.
O impacto mais amplo e as aplicações da metodologia incluem monitoramento de desempenho, acompanhamento da saúde mental, medição de dor e estresse cognitivo. O rastreamento de saúde mental pode ajudar a gerenciar melhor o autismo, transtornos de estresse pós-traumático, irritabilidade excessiva, tendência ao suicídio e muito mais. Já o rastreamento de desempenho e o de estresse cognitivo podem ajudar a melhorar a produtividade individual e a qualidade de vida.
“O desempenho de uma pessoa muda com base em seu envolvimento cognitivo e níveis de excitação”, diz Faghih. Por exemplo, níveis muito baixos ou muito altos de excitação podem resultar em desempenho ruim. Assim, espera-se que, em última análise, os pesquisadores possam utilizar a ativação inferida do sistema nervoso autônomo e a excitação decodificada para desenvolver intervenções para melhorar a produtividade”.
Um exemplo de aplicação desse método é o diagnóstico precoce de distúrbios como a neuropatia diabética. Pequenos nervos transmitem estimulação cerebral para muitas partes do corpo, incluindo aquelas ligadas à resposta de condutância da pele. Para rastrear a atividade cerebral recebida, a EDA pode ser medida e monitorada regularmente em áreas da pele propensas a neuropatia do corpo. Se uma área da pele tiver neuropatia (pequenos nervos danificados), o cérebro não ativará essa região. Ao monitorar as mudanças, os médicos podem ver como essa condição progride e pode levar a mudanças nos planos de tratamento.
Para Faghih, essa pesquisa pode representar um avanço nos cuidados em saúde mental. Monitorar o estado mental de pessoas vulneráveis pode ajudá-las a obter cuidados mais eficazes e evitar consequências graves do declínio da saúde mental ou mudanças de humor.
Sua equipe agora está trabalhando em maneiras de incorporar o modelo em wearables, incluindo a eliminação do “ruído” informativo causado por fatores como movimentos e exercícios robustos, além de buscar possíveis parcerias para projetar e fabricar os dispositivos que carregariam o algoritmo.
Fonte: Rafiul Amin et al, Physiological characterization of electrodermal activity enables scalable near real-time autonomic nervous system activation inference, PLOS Computational Biology (2022). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1010275
Rubens de Fraga Júnior é professor de Gerontologia da Faculdade Evangélica Mackenzie do Paraná (FEMPAR) e é médico especialista em Geriatria e Gerontologia pela Sociedade Brasileira de Geriatria e Gerontologia (SBGG)
