Cientistas americanos criam prótese que é controlada pela mente

Pesquisadores norte-americanos apresentam sistema que liga braço mecânico à área do cérebro responsável pelo planejamento das ações, facilitando controle do equipamento pela mente

por Roberta Machado 31/05/2015 15:21

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Spencer Kellis/Christian Klaes/Caltech/Science/Divulgação
Experiência real: o paciente Erik Sorto, tetraplégico, usa o pensamento para fazer com que um braço robótico acione um liquidificador (foto: Spencer Kellis/Christian Klaes/Caltech/Science/Divulgação)

Brasília – Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, afirmam ter feito um avanço significativo na fabricação de próteses controladas pela mente. Um membro mecânico descrito recentemente em artigo da revista Science é capaz de antecipar os movimentos desejados pelo paciente graças a um canal de comunicação direto entre o dispositivo e a área de planejamento do cérebro. O resultado, garantem os autores, torna o uso do equipamento mais simples e intuitivo que o de mecanismos semelhantes. O método foi testado com sucesso em um paciente que estava paralisado há 12 anos e conseguiu usar um braço robótico para realizar tarefas como acionar um liquidificador e usar um computador.

Sensores de próteses controladas pelo cérebro são geralmente implantados no córtex motor, área do cérebro que envia comandos aos músculos. O papel desses sistemas é transmitir a um braço ou a uma perna mecânica os mesmos sinais que seriam enviados caso o paciente não tivesse algum impedimento, como uma lesão na medula ou uma amputação. No entanto, esse tipo de equipamento ainda não é capaz de reproduzir os movimentos naturais, resultando muitas vezes em manobras lentas e desajeitadas.

A estratégia dos cientistas da CalTech foi obter informações diretamente na parte do cérebro que envia comandos para o córtex motor. Eles buscaram os sinais emitidos pelo córtex parietal posterior, uma área responsável por planejar os movimentos. Em testes com macacos, cientistas haviam conseguido demonstrar o papel da região no comando das ações. Em vez de produzir instruções detalhadas que indicam o que cada músculo deve fazer, a área se encarrega de receber estímulos da percepção do indivíduo e emitir sinais que traduzem a intenção da pessoa, como dar um passo ou pegar um objeto.

Implantes A interface foi desenvolvida e testada com a ajuda de Erik G. Sorto, um paciente tetraplégico que perdeu os movimentos do corpo há 12 anos. O voluntário foi submetido a exames de ressonância magnética enquanto imaginava uma variedade de movimentos. Mesmo que seus braços e pernas estivessem imóveis, o exercício ativou a mente de Erik, indicando os pontos do cérebro acionados pela imaginação. Com base nesses exames, os pesquisadores podiam saber não só que membro o voluntário queria mover, como também a velocidade e a posição que a parte do corpo executaria se estivesse funcional.

O voluntário passou por uma operação em 2013, quando teve dois sensores instalados no cérebro. Cada um dos implantes é formado por 96 eletrodos, conectados a um sistema eletrônico que traduz os comandos mentais e os transmite para o braço mecânico. Na primeira vez que usou o sistema, Erik foi capaz de usar a ferramenta para apertar a mão de um pesquisador. Bastava pensar em uma ação para que o braço artificial agisse, sem necessidade de qualquer tipo de treinamento, uma vez que o sistema foi moldado de acordo com os sinais emitidos pelo cérebro do usuário. “Fiquei surpreso com o quanto foi fácil. Lembro-me disso como uma experiência extracorpórea. Só queria correr e cumprimentar todo mundo”, conta o paciente em um comunicado.

 

Spencer Kellis/Christian Klaes/Caltech/Science/Divulgação
(foto: Spencer Kellis/Christian Klaes/Caltech/Science/Divulgação)
 

 

Os testes foram feitos com braços mecânicos já testados em outras pesquisas, provando que a interface intuitiva pode ser usada em dispositivos disponíveis no mercado. “Esperamos, no futuro, dar (ao paciente) a sensação de toque de uma mão robótica sensível, estimulando o córtex somatossensorial. Também gostaríamos de colocar implantes no córtex parietal posterior e no córtex motor de um mesmo paciente, para determinar que informações complementares podem estar disponíveis nessa abordagem combinada”, adianta Richard A. Andersen, pesquisador do Caltech e principal autor da pesquisa.

Nova abordagem
Essa é a primeira comprovação de que o córtex parietal posterior pode ser usado para o controle de uma prótese. A região havia sido investigada com a ajuda de sensores de eletroencefalografia e eletrocorticografia, que captam os sinais neurais por fora e por dentro do crânio, mas o uso de implantes instalados diretamente em contato com os neurônios deu ao sistema uma precisão inédita.

O sucesso do experimento fornece uma área completamente nova para a criação de uma interface cérebro-máquina. A abordagem deve possibilitar, inclusive, a captação de comandos enviados separadamente para cada membro. “O melhor número de neurônios para se usar e como a informação deve ser extraída ainda é uma questão não respondida”, ressalta Andrew Pruszynski, professor da Western University, que não participou do estudo.

Para os especialistas, outros estudos que combinem os sinais do córtex parietal posterior e do córtex motor podem levar à criação do primeiro braço robótico comercial comandado pela mente. “Com o tempo, o cérebro percebe que o braço não reage mais. Assim, fica difícil enviar sinal para o córtex motor muito tempo depois de uma lesão”, explica Alcimar Barbosa Soares, professor da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). “Mas a pessoa consegue imaginar que está se movendo. Então, se eu conseguir capturar esse movimento na área de planejamento, vou além disso”, compara o brasileiro.

A nova estratégia pode ajudar pacientes com lesões graves na medula espinhal ou no tronco encefálico, assim como pessoas que sofreram um derrame ou que têm doenças que prejudicam os movimentos, como a esclerose lateral amiotrófica.

 

 

"Fiquei surpreso com o quanto foi fácil. Lembro-me disso como uma experiência extracorpórea. Só queria correr e cumprimentar todo mundo"

Erik Sorto, voluntário que testou o novo sistema

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