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Neuropróteses, a força do pensamento
JULHO 2006
 
 
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 NEUROPRÓTESES
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Pesquisas recentes podem trazer melhoras para a vida de acidentados e doentes neurológicos

Estudos que vêm sendo realizados desde a década de 1990 por pesquisadores de neurofisiologia têm permitido a animais de laboratório — como a macaquinha Belle, “mascote” utilizada para estudos pelo neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis — movimentar braços mecânicos apenas pela força do pensamento. Os neurocientistas pretendem, no futuro, aperfeiçoar os seus conhecimentos para que pessoas paralíticas movimentem cadeiras de rodas, e para que acidentados que perderam algum dos membros possam realizar ações com próteses mecânicas. Tudo isso através de um simples comando cerebral.

Os estudos sobre esses aparelhos, batizados de neuropróteses — ou interfaces cérebro-máquina (ICM) —, ainda são bastante recentes, mas podem indicar futuras soluções para os problemas enfrentados por pessoas com lesões na medula espinhal que perderam movimentos dos membros superiores, inferiores ou de ambos. As experiências, realizadas inicialmente com ratos e posteriormente com macacos, foram possíveis graças ao desenvolvimento de microfios que conectam o córtex cerebral a computadores capazes de converter os impulsos elétricos emitidos pelos neurônios em comandos que controlam articulações mecânicas.

O córtex é a região do cérebro responsável pelo controle dos estímulos motores. Através dos impulsos elétricos, essa porção encefálica envia informações sobre movimentos para as células nervosas da espinha medular e, de lá, para os músculos do corpo. Então, toda vez que o animal emite um comando cerebral desejando movimentar um membro, por exemplo, os eletrodos conectados aos microfios transmitem o impulso elétrico a um computador que os codifica através de avançados softwares.

Os microfios mais modernos são produzidos com pontas em forma de losango, capazes de obter informações elétricas de até quatro neurônios. Os materiais utilizados na confecção desse aparelho são bem mais flexíveis que os dos primeiros que foram fabricados. Além de reduzir os danos causados às células nervosas, a última geração de microfios permite sua utilização por períodos que chegam a quatro meses. Nesse espaço de tempo, receptores que funcionam como caixas-pretas armazenam e codificam sinais neurais emitidos pelos animais.

Patrick Wolf, neurocientista da Duke University (EUA), está com suas pesquisas um pouco mais adiantadas. Ao desenvolver protótipos de neurochips, Wolf abre a possibilidade de comunicar neurônios e membros robóticos sem a presença dos microfios. A interface cérebro-máquina se daria através de emissões de sinais em freqüência de rádio do chip que, implantado no cérebro, comandaria o funcionamento de cadeiras de rodas, próteses ou braços mecânicos. Mas se a tecnologia dos microfios ainda é recente, a dos neurochips necessita ainda avançar muito mais.

As pesquisas com neuropróteses coordenadas pelo brasileiro Miguel Nicolelis e por John Chapin, ligadas ao córtex motor do cérebro de macacos, além de abrirem a possibilidade de pessoas comandarem próteses, revelaram que quanto maior era o número de neurônios ligados aos microfios, mais precisos se tornavam os movimentos realizados pelo braço mecânico. Ou seja, a análise do funcionamento do cérebro mostrou que células nervosas atuam em conjunto e que lesões cerebrais não muito extensas em regiões motoras não levam necessariamente à perda de movimentação de membros.

No início das pesquisas, quando Nicolelis e Chapin registraram a atuação de um número de neurônios compreendido entre cinqüenta e cem, ficou comprovado que o movimento do membro robótico era 70% semelhante ao realizado pelo braço do macaco. Quando a quantidade de neurônios analisados subiu para algo em torno de quinhentos a setecentos, a precisão da simulação chegou a 95%.

Os cientistas apressam-se em dizer que, embora sejam reais as possibilidades de aproveitamento terapêutico de suas experiências, ainda há muito que desenvolver para se chegar a resultados plenamente satisfatórios. As experiências devem ser confiáveis, seguras e eficientes. As interfaces cérebro-máquina não podem interferir no bom funcionamento neurológico e, antes de qualquer objetivo, devem trazer melhorias ao padrão de vida de pessoas afetadas por desmembramento ou lesões na medula. A tecnologia dos microfios, dos chips e das transmissões dos impulsos elétricos deverá evoluir muito, mas os registros isolados de neurônios em diferentes setores do cérebro representam um espantoso mapeamento de como funciona o pensamento. Por mais simples que seja, o acompanhamento de um movimento básico de um macaco pode, em dez, vinte anos, abrir uma nova etapa na ciência terapêutica.


Mão robótica
Em 2006, um experimento, publicado na revista Nature, feito por pesquisadores nos Estados Unidos mostrou que é possível para uma pessoa tetraplégica operar aparelhos eletrônicos como uma mão robótica ou o cursor na tela de um computador. Tudo isso utilizando apenas comandos cerebrais.

O artigo traz resultados clínicos de um único paciente: um homem tetraplégico de 25 anos que teve a medula espinhal cortada por um ferimento a faca, em 2001. Ele teve um chip de quatro milímetros, que faz parte de uma tecnologia chamada BrainGate (desenvolvida por cientistas da empresa Cyberkinetics e de universidades norte- americanas, como Brown e Harvard), implantado na superfície de seu cérebro. O chip, que contém cem minúsculos eletrodos, foi ligado a um portal externo na superfície do crânio, que conectava seu cérebro a um elaborado aparato de computadores. Esse estudo marca um importante avanço no desenvolvimento de neuropróteses.

Associado a um software especial, o esquema permitia capturar e interpretar os comandos cerebrais do paciente, transformando-os em comandos digitais que podiam ser usados para controlar um mouse virtual ou mão robótica. Isso permitiu que o paciente abrisse e-mails e controlasse o volume de uma televisão.