Pesquisadores discutem usos médicos da cibernética avançada

"A forma como o cérebro codifica as informações motoras e como isso controla próteses robóticas já tem sido bem estudada e compreendida. Agora, o desafio é tecnológico e não mais científico."
[Imagem: Ag.USP]

Portadores de necessidades especiais movimentando próteses por meio de um comando cerebral, tal como acontece com quem nunca perdeu um membro do corpo.

Essa é uma das possíveis consequências do projeto Interface Neural Implantável, que está sendo desenvolvido por um grupo de pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), da USP, em São Carlos, juntamente com a Universidade do Sul da Flórida, a Universidade Federal de São Paulo e a Universidade Federal do ABC.

A trajetória dessa e de outras pesquisas na área cibernética foi abordada durante a segunda edição do Workshop de Cibernética Avançada, que aconteceu no campus da USP em São Carlos.

Cérebro de silício

Tudo começou com a vinda do professor Stephen Saddow ao Brasil, uma das referências mundiais na área, que há duas décadas é movido pelo desafio de encontrar um material semicondutor biocompatível para ser usado em implantes neurais.

Em seus estudos na Universidade do Sul da Flórida, Saddow comprovou a eficácia do carbeto de silício (SiC) para as interfaces cerebrais.

"Descobrimos que o chip de carbeto de silício pode permanecer até 70 anos no cérebro, sem causar qualquer dano aos tecidos neurológicos. Hoje, os materiais que são empregados nas interfaces cerebrais precisam ser trocados a cada 2 ou 4 anos. Dessa maneira, o paciente poderá usar um mesmo dispositivo a vida toda", destacou Saddow.

Além da durabilidade dos chips de carbeto de silício, outra vantagem do material é que os campos magnéticos não interferem em seu funcionamento, o que possibilita a um paciente que tenha um desses chips no cérebro continuar a fazer exames de ressonância magnética periodicamente.

Cérebro wireless

O desafio agora é desenvolver uma versão sem fio para os chips. Atualmente, os pesquisadores estão verificando a compatibilidade elétrica das células para fabricar os amplificadores, que poderão emitir os sinais elétricos do cérebro para as próteses, sem a necessidade de usar fios, e também captar os sinais das próteses de volta para o cérebro (feedback).

"A forma como o cérebro codifica as informações motoras e como isso controla próteses robóticas já tem sido bem estudada e compreendida. Agora, o desafio é tecnológico e não mais científico," explicou o professor ICMC Mário Gazziro, um dos pesquisadores que está participando do projeto.

Segundo Gazziro, as pesquisas realizadas nos principais laboratórios mundiais verificaram que o uso de cerca de 100 eletrodos possibilita a realização de movimentos simples para um único membro, como uma mão, por exemplo.

"Em nosso projeto, vamos começar com a utilização de 4 a 16 eletrodos. Mas, com o passar de 30 ou 40 anos, a ideia é ter um conjunto de cerca de mil eletrodos, com os quais seria possível comandar um exoesqueleto completo", finalizou o professor.

Estimulação cerebral profunda

A professora Luciene Covolan quer adotar uma linha mais ativa, usando os chips de carbeto de silício na estimulação cerebral profunda (Deep Brain Stimulation), um tratamento que tem sido empregado como alternativa para quem tem crises epilépticas constantes, depressão profunda, Parkinson, entre outras doenças neurológicas.

A estimulação cerebral profunda é um tratamento cirúrgico que envolve a implantação de um dispositivo médico chamado "marcapasso cerebral", um estimulador, responsável por enviar impulsos elétricos a partes específicas do cérebro por meio de eletrodos.

Esses eletrodos implantados no cérebro do paciente são fabricados com aço inox e revestidos com teflon, cerâmica ou verniz - materiais que impossibilitam o acompanhamento da evolução do tratamento por meio de ressonâncias magnéticas.

O desafio agora é checar a eficiência e a eficácia do carbeto de silício para revestir esses eletrodos.

A Dra. Luciene é uma das primeiras pesquisadoras do mundo a desenvolver estudos que buscam compreender como a estimulação cerebral profunda age no cérebro e quais danos neurais são provocados pelos impulsos elétricos.

Próteses sob medida

Já o pesquisador Pedro Noritomi, do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, mostrou como as tecnologias 3D podem ser utilizadas em aplicações médicas. Ele apresentou o "InVesalius", um software público que visa auxiliar o diagnóstico e o planejamento cirúrgico.

A partir de imagens em duas dimensões obtidas através de equipamentos de tomografia computadorizada ou ressonância magnética, o programa permite criar modelos virtuais em 3D correspondentes às estruturas anatômicas dos pacientes em acompanhamento médico.

Dessa forma, é possível realizar a simulação de tratamentos ou desenvolver dispositivos de acessibilidade (como órteses e próteses).