Estimulação elétrica no cérebro dispensa sentido para ativar movimento

Por assim dizer, os macacos aprenderam a pisar no freio sem precisar ver o sinal vermelho - o semáforo "acendia" diretamente no cérebro.
[Imagem: Mazurek/Schieber - 10.1016/j.neuron.2017.11.006]

Reconexão cerebral

A complexa rede de neurônios do cérebro nos permite interpretar e nos movimentar sem esforço e interagir com o mundo ao nosso redor. Mas quando as conexões dessa rede são danificadas devido a lesões ou acidentes vasculares cerebrais, por exemplo, tarefas críticas, como a percepção e o movimento, podem ser seriamente prejudicadas.

A boa notícia é que experimentos de neurociências estão ajudando a descobrir como tirar proveito da plasticidade do cérebro - sua capacidade de se renovar para encarar situações novas - para reeditar essas conexões perdidas, um avanço que promete acelerar o desenvolvimento de neuropróteses e chips neurais.

Marc Schieber e Kevin Mazurek, da Universidade de Rochester (EUA), demonstraram como um nível muito baixo de estimulação elétrica disparada diretamente em uma área do cérebro responsável pela função motora pode gerar uma resposta motora. Eles essencialmente substituíram os sinais que normalmente recebemos das partes do cérebro que processam o que ouvimos, vemos e sentimos por um sinal pré-gravado emitido diretamente no cérebro - esse sinal foi capaz de induzir a ação motora.

"A analogia é com o que acontece quando nos aproximamos de um semáforo vermelho. A própria luz não nos faz pisar no freio, mas nosso cérebro foi treinado para processar essa sugestão visual e enviar sinais para outras partes do cérebro que controlam o movimento. Neste estudo, o que descrevemos é semelhante à substituição do semáforo vermelho por uma estimulação elétrica que o cérebro aprendeu a associar à necessidade de tomar uma ação que pára o carro," explicou Schieber.

Esse tipo de estimulação promete ter implicações significativas para o desenvolvimento de interfaces cérebro-computador e próteses neurais, que estão sendo desenvolvidas para permitir que uma pessoa controle um aparelho usando apenas a atividade elétrica de seu cérebro.

Como funciona a neuroestimulação?

Para os experimentos, macacos foram treinados para executar uma tarefa quando recebiam uma sugestão visual, girando, empurrando ou puxando objetos específicos conforme instruções transmitidas por diferentes luzes. Ao mesmo tempo, os animais recebiam um estímulo elétrico muito leve, chamado microestimulação, em diferentes áreas do córtex premotor - a parte do cérebro que inicia o movimento - dependendo da combinação de tarefas e de luzes.

Os pesquisadores então repetiram os experimentos, mas desta vez omitindo a indicação visual das luzes e, em vez disso, disparando apenas a microestimulação. Os animais foram capazes de identificar e executar com sucesso as tarefas que aprenderam a associar com as diferentes entradas elétricas. Numa terceira etapa, as tarefas e luzes foram reembaralhadas e novamente aplicadas juntamente com a microestimulação - os animais conseguiram se ajustar, indicando que a associação entre estimulação e um movimento específico é aprendida, e não fixada.

"A maioria dos trabalhos sobre o desenvolvimento de entradas para o cérebro para uso com interfaces cérebro-computador vem-se concentrando principalmente nas áreas sensoriais do cérebro," disse Mazurek. "Neste estudo, mostramos que você pode expandir a paisagem neural que pode ser alvejada para terapias. Isso pode ser muito importante para pessoas que perderam funções em áreas de seu cérebro por acidente vascular cerebral, lesão ou outras doenças. Podemos potencialmente ignorar a parte danificada do cérebro onde as conexões foram perdidas e disparar informações para uma parte intacta do cérebro."