Chip para Cérebro Ajuda Tetraplégicos a Movimentar Braços Robóticos Com Seus Pensamentos - Technology Review

Chip para Cérebro Ajuda Tetraplégicos a Movimentar Braços Robóticos Com Seus Pensamentos

É o primeiro estudo que mostra que os chips cerebrais podem ajudar as pessoas paralisadas a realizar tarefas complexas do mundo real.

O paciente tetraplégico foi equipado com um implante cerebral eletrônico que pode operar um braço robótico para alcançar e agarrar objetos (ver vídeo). Um estudo publicado hoje na revista Nature mostra que pessoas com os chips cerebrais podem usar os dispositivos para realizar tarefas tridimensionais complexas que poderiam ser úteis na vida diária. Além disso, os eletrodos implantados podem gravar sinais neuronais por até cinco anos - mais do que se suspeitava. Em estudos anteriores, pacientes usando implantes cerebrais têm sido capazes de mover um cursor em uma tela, mas não executar movimentos complicados com objetos no mundo real.
Os resultados são os mais recentes anúncios de uma equipe liderada por John Donoghue, um neurocientista da Universidade de Brown. Donoghue e colaboradores relataram em 2006 que pacientes paralisados por lesões da medula espinal podem usar interfaces cérebro-máquina para dirigir o movimento dos cursores na tela e fazer simples movimentos de abre-fecha com uma mão robótica. Agora, os pesquisadores demonstraram que uma interface cérebro-máquina pode realizar tarefas mais complicadas. "Não só as pessoas podem controlar um cursor de computador, eles podem controlar dispositivos realmente complexos, como um braço robótico que pode desempenhar as funções que o nosso próprio braço pode fazer", diz Donoghue.
O implante cerebral é um pequeno arranjo de quatro milímetros em cada lado ("do tamanho de uma aspirina infantil", diz Donoghue) com 96 eletrodos semelhantes a pelos que se estendem de um lado. O dispositivo fica na superfície do cérebro e os elétrodos penetram na região de controle do braço do córtex motor em um milímetro. O implante registra os impulsos de dezenas de neurônios. A intenção do paciente de mover gera estes impulsos, que são então transmitidos a um computador que traduz os padrões de atividade elétrica em comandos que podem controlar um braço robótico.
"O que é impressionante para mim sobre este estudo é que ele está mostrando muito bem, pela primeira vez em pacientes humanos, que você pode usar esses sinais para controlar um robô de importância para as atividades da vida diária de um paciente," diz Andrew Jackson, um neurocientista da Newcastle University. Os pesquisadores dizem que melhorias nos algoritmos que captam padrões de atividade cerebral e interpretar esses padrões foram fundamentais para o avanço.
O objetivo do ensaio clínico piloto é desenvolver tecnologias que possam restaurar a capacidade de comunicação e movimento e dar autonomia às pessoas com doença neurológica ou lesões. Até o momento, sete pacientes foram incluídos no estudo. Os dois participantes deste último estudo sofreram de infarto tronco-cerebral que os deixou incapaz de falar ou mover seus membros. Na época do estudo, um paciente tinha o implante de cinco meses, o outro há mais de cinco anos.
A longevidade dos implantes demonstra que o dispositivo pode captar sinais utilizáveis do cérebro, durante anos, um ponto de preocupação no campo. "Quando você coloca algo no cérebro, há uma reação à presença desse dispositivo", diz Donoghue. As células são danificadas ou deslocadas pelos eléctrodos e o cérebro pode formar tecido cicatricial em torno deles. Mas "não parece que a reação do cérebro é uma barreira para a gravação", diz Donoghue.
Ainda assim, o sinal deteriorou ao longo do tempo. "Mesmo eles gravando sinais cinco anos após a matriz ser colocada, os sinais não são tão estáveis dia-a-dia", diz Jackson. Ele ressalta que o tecido gelatinoso do cérebro se move dentro do nosso crânio e um implante, rígido fixo pode forçar o cérebro para se deformar em torno dele. "Se os sinais estão mudando dia a dia, seria necessário [um paciente] recalibrar o sistema dia-a-dia?"
Por enquanto, o implante deve ser conectado em uma configuração externa, mas os pesquisadores da Brown e os da Blackrock Microsystems em Utah (que fabrica os implantes) estão trabalhando em versões sem fio que estão sendo testadas em animais. Donoghue espera que os implantes possam, eventualmente, conduzir a estimulação elétrica dos músculos do próprio paciente, evitando a necessidade de braços robóticos. Tais experimentos têm se mostrado promissores em primatas não humanos (por exemplo, veja um estudo recente da Northwestern University).