Avanço
Pesquisadores desenvolvem dispositivo que pode substituir eletrodos
Cientistas americanos criaram equipamento que funciona à base de estimulação magnética e podem substituir os tradicionais eletrodos em regiões de controle sensorial
Por: Correio Braziliense
Publicado em: 31/12/2016 12:01 Atualizado em:
Nos últimos anos, cientistas de todas as partes do mundo, incluindo o Brasil, têm investido em implantes cerebrais para devolver os sentidos a pessoas que perderam movimento do corpo, a visão ou a audição. Para tanto, é preciso ativar circuitos cerebrais associados a essas habilidades, o que se faz, atualmente, por meio da estimulação elétrica. Agora, pesquisadores do Hospital Geral de Massachusetts, em Boston, nos Estados Unidos, desenvolveram uma microbobina que substitui os eletrodos utilizando o magnetismo.
"Os sistemas de estimulação neural baseados em eletrodos têm sido usados para restaurar os sentidos, tratar distúrbios neurológicos, como a doença de Parkinson, e na interface cérebro-máquina, que estimulam a habilidade do paciente paralisado de se comunicar e mover objetos”, diz Seung Woo Lee, principal autor do trabalho, publicado na revista Science Advances. “Contudo, os dispositivos, especialmente os que têm o córtex como alvo, ainda apresentam muitas limitações. O ambiente interno do cérebro pode erodir o eletrodo de metal ao longo do tempo. Além disso, a resposta natural do corpo a um objeto externo pode causar cicatrizes que impedem a passagem dos campos elétricos”, afirma.
"Os sistemas de estimulação neural baseados em eletrodos têm sido usados para restaurar os sentidos, tratar distúrbios neurológicos, como a doença de Parkinson, e na interface cérebro-máquina, que estimulam a habilidade do paciente paralisado de se comunicar e mover objetos”, diz Seung Woo Lee, principal autor do trabalho, publicado na revista Science Advances. “Contudo, os dispositivos, especialmente os que têm o córtex como alvo, ainda apresentam muitas limitações. O ambiente interno do cérebro pode erodir o eletrodo de metal ao longo do tempo. Além disso, a resposta natural do corpo a um objeto externo pode causar cicatrizes que impedem a passagem dos campos elétricos”, afirma.
De acordo com Lee, o uso de magnetismo no lugar de eletricidade para estimular os neurônios tem várias vantagens, como a capacidade do primeiro de penetrar o tecido cicatricial. “Como o sinal magnético pode passar através do material isolante biocompatível, o contato direto entre o tecido neural e a bobina não acontece, o que reduz os danos potenciais ao dispositivo”, explica o pesquisador. Um problema que havia até agora é que se acreditava que bobinas magnéticas suficientemente fortes para ativar as células do cérebro deveriam ser muito grandes para serem implantadas no córtex.
Contudo, o dispositivo desenvolvido por Lee e por Shelley Fried, em colaboração com cientistas do Centro de Pesquisa de Palo Alto, tira vantagem do fato de que a passagem da corrente elétrica através de um fio dobrado é capaz de induzir o campo magnético. Dessa forma, a nova bobina é muito similar ao tamanho dos eletrodos utilizados na estimulação cerebral, ao mesmo tempo em que gera campos magnéticos suficientes para ativar os neurônios.
Estimulação seletiva
O equipamento foi testado em amostras do tecido cerebral de ratos e revelou não apenas que as microbobinas são capazes de estimular as células, como o fazem de maneira mais seletiva do que os eletrodos tradicionais. “Os campos elétricos ativam mais efetivamente os neurônios quando ele estão orientados ao longo das células nervosas, mas a maior parte dos eletrodos implantados no cérebro gera campos que se espalham em todas as direções, de maneira não uniforme”, explica Fried, principal autor do artigo. Como a bobina magnética não passa pelas fibras nervosas, ela pode evitar, por exemplo, um problema comum gerado pelos eletrodos: o embaçamento de imagens nos casos de estimulação do córtex visual.
Depois de testar o dispositivo menor que uma moeda de 1 centavo de dólar no tecido cerebral, a equipe de Massachusetts conseguiu demonstrar que as microbobinas podem ser implantadas de maneira segura no cérebro de ratos anestesiados. Eles inseriram o equipamento na porção do córtex motor que controla os bigodes dos animais, o que resultou no movimento involuntário desses pelos. A direção do movimento dependia da frequência do sinal. Já as bobinas implantadas no córtex sensorial associado ao controle dos bigodes causou a retração dos mesmos.
Os experimentos provaram que o dispositivo pode ser usado para desencadear respostas associadas aos neurônios-alvo. “Nosso próximo passo será continuar a melhorar o design das bobinas para incrementar a seletividade, confirmar se esse efeito persiste ao longo do tempo e determinar se a estimulação do córtex visual elige algum sinal visual”, diz Fried, professor de neurocirurgia da Faculdade de Medicina de Harvard. “Uma performance mais estável de longa duração dessas microbobinas, além de sinais de alta resolução produzidas por melhor seletividade na ativação neuronal, pode melhorar significativamente as próteses neurais disponíveis atualmente e abrir caminho para novas aplicações”, acredita.
"Uma performance mais estável de longa duração dessas microbobinas (…) pode melhorar significativamente as próteses neurais disponíveis atualmente e abrir caminho para novas aplicações”, diz Fried.
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