Nervos artificiais trazem esperança para pessoas com lesões na coluna

Camundongo com comprometimento da medula espinhal (esquerda) recupera função motora com nervos artificiais extensíveis (direita).
[Imagem: Seoul National university]

Nervos artificiais orgânicos

Uma equipe da Coreia do Sul e dos EUA conseguiu recuperar os movimentos musculares em animais de laboratório paralisados por uma lesão na coluna que tipicamente leva à tetraplegia.

Para isso, Yeongjun Lee e seus colegas usaram nervos artificiais orgânicos.

Nossos nervos podem ser danificados por várias causas, como lesões físicas, causas genéticas, complicações secundárias e envelhecimento. Além disso, uma vez que os nervos são danificados, é difícil reconstruí-los, com algumas ou todas as suas funções corporais sendo permanentemente perdidas devido à má biossinalização.

Já foram feitas várias tentativas para tratar nervos danificados, de métodos cirúrgicos a medicamentos, mas as funções nervosas danificadas ou degeneradas até hoje permanecem quase impossíveis de serem recuperadas.

Por exemplo, a Estimulação Elétrica Funcional, que atualmente é utilizada ativamente na prática clínica, utiliza sinais controlados por computador, o que torna a técnica inadequada para uso a longo prazo na vida diária do paciente porque exige grandes aparelhos e computadores complexos.

Para resolver o problema, Lee e seus colegas apostaram no uso apenas de nervos artificiais para prover a estimulação. Em lugar do computador externo complexo e volumoso, eles conseguiram controlar o movimento das pernas de camundongos usando apenas um dispositivo neuromórfico (que imita o sistema nervoso), feito de nanofios orgânicos de baixa potência, para emula a estrutura e a função das fibras nervosas naturais.

O nervo artificial elástico consiste em um sensor de tensão que simula um proprioceptor (o sensor natural que detecta movimentos musculares), uma sinapse artificial orgânica, que simula uma sinapse biológica, e um eletrodo de hidrogel, para transmitir sinais aos músculos da perna.

Melhor que estimulação elétrica funcional

Os pesquisadores ajustaram o movimento das pernas do camundongo e a força de contração dos músculos ajustando a frequência de disparo do potencial de ação da sinapse artificial, um princípio semelhante ao do nervo biológico. Além de mais simples, a sinapse artificial gerou movimentos das pernas mais suaves e naturais do que a Estimulação Elétrica Funcional e seus grandes aparelhos.

A equipe conseguiu que um camundongo anteriormente paralisado chutasse uma bola, andasse e corresse na esteira. Além disso, demonstrou a aplicabilidade dos nervos artificiais para o movimento voluntário gravando sinais do córtex motor de animais saudáveis em movimento e então disparando esses sinais nas pernas de camundongos paralisados, fazendo-os moverem-se.

"Embora ainda esteja nos primeiros estágios, esta pesquisa fornece um novo avanço na superação de danos nos nervos por meio de bioengenharia, usando tecnologia neuromórfica, e não de maneira biomédica," disse o professor Tae-Woo Lee, da Universidade Nacional de Seul. "Uma abordagem de engenharia para superar danos nos nervos abrirá um novo caminho para melhorar a qualidade de vida daqueles que sofrem de doenças e distúrbios relacionados."