Imactive: Proposta de uma solução gamificada baseada em imagética motora para aprimoramento da performance de atletas

Resumo

Atletas de alta performance precisam de uma rotina rígida, com treinos físicos repetitivos e de alta intensidade, prescrição nutricional adequada e acompanhamento constante de profissionais de saúde. Normalmente, esse preparo demanda muito tempo, dinheiro e muitas vezes leva à fadiga muscular e lesões físicas. Ainda assim, para se destacar na modalidade de interesse, o atleta necessita de mais do que desenvolvimento físico. Nesse contexto, abundantes evidências científicas têm mostrado os efeitos positivos da imagética motora (IM) na performance esportiva (BATTAGLIA et al., 2014; CRIVELLI, FRONDA, BALCONI, 2019; DI RIENZO, F. et al, 2015; NAJAFABADI et al., 2017). IM é um ensaio intencional de um comportamento motor sem um movimento ou estímulo externo associado. Assim, apenas com a imaginação, a memória cinestésica de um comportamento realizado anteriormente é ativada, dando a impressão de que está sendo realizado novamente (GOMES, RODRIGUES, DOS SANTOS, 2022). Os benefícios da IM englobam indivíduos saudáveis e não saudáveis, no que tange ao ganho de força, velocidade e amplitude de movimento, e o seu potencial está baseado no fenômeno da neuroplasticidade (NAKATA et al., 2010). A neuroplasticidade se refere à capacidade de reorganização das estruturas sinápticas. Ou seja, através da vivência de uma nova experiência, o cérebro humano estabelece novos caminhos neurais. Essa nova comunicação sináptica é fortalecida através da repetição desta prática (EL-SAYES et al., 2019). Assim, os seres humanos são capazes de aprender, mudar e se adaptar. Isso quer dizer que a imaginação, quando propriamente direcionada, é capaz de elevar a performance física, auxiliar na recuperação de lesões e na redução da dor e ansiedade, por exemplo (MOUKARZEL et al., 2019). Pensando nisso, propõe-se neste trabalho o conceito do sistema Imactive. Ele consiste em uma solução gamificada, que une a imagética motora baseada em eletroencefalografia com jogos esportivos. A eletroencefalografia (EEG) é interessante nesse contexto devido ao seu baixo custo, natureza não invasiva para captação dos sinais, portabilidade e por ser de fácil manuseio (GOMES et al., 2021). Assim, o Imactive é voltado para profissionais da área de saúde (como médicos, psicólogos, fisioterapeutas e personal trainers), que trabalham ou desejam trabalhar com atletas. O objetivo do sistema é de aprimorar o treino de atletas de alta performance e auxiliar na recuperação de lesões através do treinamento cerebral, permitindo que eles alcancem seus maiores potenciais. Porém, a ideia é que isso não seja feito de forma enfadonha e cansativa. O atleta poderá realizar seu treino mental enquanto joga um jogo esportivo, recebendo, assim, feedback imediato através do controle de um avatar. Com o intuito de captar os sinais eletroencefalográficos do atleta, o sistema possuirá três eletrodos de superfície que serão posicionados no escalpo com auxílio de gel. Após a captação dos sinais cerebrais, eles serão processados e classificados em dois tipos de movimentos. Para isso, desenvolveu-se o método ASTERI, que representa janelas dos sinais de EEG em imagens, utilizando um algoritmo baseado na reconstrução por retroprojeção, originalmente proposto no contexto da tomografia computadorizada. Após a obtenção das imagens através do ASTERI, utilizaram-se redes profundas do tipo VGG16, pré-treinadas com a base Imagenet, para extração de atributos, e uma Random Forest com 100 árvores para classificação binária. Essa metodologia foi testada anteriormente em sinais de nove voluntários pertencentes à base 2b da BCI Competition IV (GOMES, RODRIGUES, DOS SANTOS, 2022; LEEB, 2008) na classificação de movimentos imaginados das mãos direita e esquerda, e apresentou uma acurácia e índice kappa médios de 88,97% e 0,78, respectivamente. A partir desses resultados, o ASTERI mostrou-se um método competitivo com o estado-da-arte, além de ser interessante pela sua baixa complexidade. Diante do exposto, os próximos passos deste estudo consistem em uma prova de conceito, onde o método ASTERI será aplicado para classificação de imagética motora em um jogo disponibilizado pela BCI Competition. O intuito desse passo é de testar e validar o método em um jogo virtual. Porém, em um futuro próximo, o Imactive deverá contar com um jogo próprio, onde o usuário poderá controlar seu próprio avatar no metaverso. Dessa forma, a terapia e/ou treino poderão ser feitos de forma lúdica e prazerosa, engajando o atleta, agregando no seu desempenho esportivo e otimizando o tempo de reabilitação após uma lesão.