Próteses biônicas transmitem sensações de volta para o cérebro

Enquanto um braço robótico é controlado pela atividade neuronal gravada com imagens ópticas (laser vermelho), a posição do braço é levada de volta ao cérebro via microestimulação óptica (laser azul).
[Imagem: Daniel Huber/UNIGE]

Sensações artificiais

Um membro protético controlado pela atividade cerebral pode recuperar parcialmente a função motora perdida por um acidente ou derrame, sendo um avanço substancial em relação às próteses passivas atuais.

Mas é possível fazer mais do que isso.

O objetivo final das próteses biônicas é dar ao equipamento capacidades sensoriais e transmitir esses sinais para o cérebro, onde poderão ser usados para reconstituir a sensação do membro perdido.

Esse conceito acaba de ser demonstrado por neurocientistas da Universidade de Genebra (Suíça).

Eles mostraram que não só é possível criar uma sensação artificial de movimentos neuroprotéticos, mas também que o processo de aprendizagem a que o paciente deverá se submeter para interpretar esses sinais artificiais é muito rápido.

Mais significativo ainda, em lugar de implantes invasivos, todo o sistema usa apenas ferramentas de imagem e de estimulação óptica.

Interface cérebro-máquina

As chamadas próteses controladas pelo pensamento funcionam decodificando a atividade neuronal registrada por eletrodos, implantados ou externos, e traduzindo essa atividade em movimentos robóticos.

Isto significa que essas interfaces cérebro-máquina funcionam essencialmente com base na percepção visual do usuário: o controle do braço robótico, por exemplo, exige que o paciente esteja olhando para ele, com um fluxo unidirecional de informação entre o cérebro e a máquina, já que a prótese não transmite nenhuma sensação de volta.

A equipe aproveitou uma técnica óptica - baseada na luz de um laser - usada em imageamento médico, chamada microscopia de dois fótons, que se mostrou capaz de medir a atividade de centenas de neurônios mas com resolução celular, ou seja, neurônio por neurônio.

Luz no cérebro

"Queríamos testar se os camundongos poderiam aprender a controlar uma prótese neural confiando unicamente em um sinal de feedback sensorial artificial," explica Mario Prsa, idealizador do projeto. "Nós gravamos a atividade neural no córtex motor. Quando o camundongo ativava um neurônio específico, aquele escolhido para o controle neuroprotético, nós simultaneamente aplicamos uma estimulação proporcional a essa atividade ao córtex sensorial usando luz azul".

De fato, os neurônios do córtex sensorial ficaram sensíveis a essa luz, permitindo que eles fossem ativados por uma série de flashes e assim integrassem o sinal de realimentação sensorial artificial. O camundongo era recompensado em cada ativação acima do limiar; em 20 minutos ele aprendeu a associação, tornando-se capaz de gerar a atividade neuronal correta de forma consistente.

Isto significa que a sensação artificial não apenas é percebida, mas que ela foi integrada como um feedback do movimento protético. Desta forma, a interface cérebro-máquina funciona bidirecionalmente, mostrando o que poderá vir na próxima geração de próteses controladas pelo pensamento.