Pesquisadores desenvolvem interface neural minimamente invasiva

Ilustração da técnica e inserção do cateter.
[Imagem: Joshua C. Chen et al. - 10.1038/s41551-024-01281-9]

Neurochip sem abrir o crânio

Uma nova técnica promete ser capaz de diagnosticar, gerenciar e tratar distúrbios neurológicos, oferecendo riscos cirúrgicos mínimos.

Estamos no campo dos neurochips, implantes cerebrais que prometem de tudo, de controlar doenças graves, como a epilepsia, passando pelo controle de máquinas apenas pelo pensamento e, quem sabe, em um futuro ainda distante, criar novos modos de entretenimento.

Por enquanto, contudo, as abordagens tradicionais para interagir com o sistema nervoso - mais especificamente com o cérebro - exigem a criação de um orifício no crânio para implantar os eletrodos ou o chip inteiro, o que nem de longe pode ser considerada uma abordagem benigna.

Em busca de alternativas menos drásticas e invasivas, Joshua Chen e seus colegas da Universidade Rice (EUA) desenvolveram um método inovador, conhecido como interface endocisternal, que permite tanto a leitura dos sinais elétrico dos neurônios quanto a estimulação dessas estruturas neurais - e isso pode ser feito em qualquer lugar, incluindo o cérebro e a medula espinhal, por meio do líquido cefalorraquidiano.

"Usando a interface endocisternal, podemos acessar várias estruturas do cérebro e da medula espinhal simultaneamente, sem nunca abrir o crânio, reduzindo o risco de complicações associadas às técnicas cirúrgicas tradicionais," disse o professor Jacob Robinson, coordenador da equipe.

Testes de maior duração foram feitos em animais.
[Imagem: Joshua C. Chen et al. - 10.1038/s41551-024-01281-9]

Acesso pela medula espinhal

O truque para evitar abrir o crânio está justamente em usar o líquido cefalorraquidiano, que envolve o sistema nervoso, como um meio de transporte para os sinais. Usando uma punção lombar na parte inferior das costas, os pesquisadores demonstraram que é possível inserir um cateter flexível que pode acessar não apenas a medula espinhal, mas também o cérebro.

Feito com componentes bioeletrônicos miniaturizados, alimentado sem fio por magnetoeletricidade, todo o sistema pode ser implantado por meio de um pequeno procedimento percutâneo. Os eletrodos flexíveis podem ser levados livremente do espaço subaracnóideo espinhal até os ventrículos cerebrais.

"Esta é a primeira técnica relatada que permite que uma interface neural acesse simultaneamente o cérebro e a medula espinhal por meio de uma punção lombar simples e minimamente invasiva," disse o professor Peter Kan. "Ela introduz novas possibilidades para terapias em reabilitação de derrame, monitoramento de epilepsia e outras aplicações neurológicas."

As primeiras demonstrações confirmaram que os eletrodos do cateter podem ser guiados com facilidade para os espaços ventriculares e a superfície cerebral, onde são usados para a estimulação elétrica. Ao usar o implante magnetoelétrico, os pesquisadores conseguiram registrar sinais eletrofisiológicos, como ativação muscular e potenciais da medula espinhal.

Os resultados preliminares de segurança mostraram que a interface endocisternal permaneceu funcional por até 30 dias depois que o dispositivo eletrônico foi implantado - é um progresso, mas que mostra que a tecnologia também se limitará, a curto prazo, a casos muito graves, que requeiram tratamento intensivo em ambiente hospitalar.

"Esta tecnologia cria um novo paradigma para interfaces neurais minimamente invasivas e pode reduzir o risco de neurotecnologias implantáveis, permitindo o acesso a populações de pacientes mais amplas," concluiu Chen.