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Implante sem fio no cérebro permite que mulher com síndrome aprisionante se comunique

Especialistas chamam a tecnologia de “conquista significativa”, mas críticos dizem que riscos não se justificam

Brain Center Rudolf Magnus, University Medical Center Utrecht

Um aparelho que decodifica ondas cerebrais permitiu a uma mulher paralisada pela esclerose lateral amiotrófica (ELA) se comunicar do conforto de seu lar, pesquisadores anunciaram essa semana no encontro anual da Sociedade de Neurociência.

A paciente de 59 anos, que prefere ficar no anonimato e será tratada pelas suas iniciais HB, está “presa” dentro de seu próprio corpo, com atividade mental completa, mas paralisada pela doença que ela desenvolveu em 2008 e que atacou os neurônios que faziam seus músculos se movimentarem. Sem conseguir respirar sozinha, um tubo em seu pescoço bombeia o ar para seus pulmões. Ela também requer assistência de cuidadores o tempo todo. Mas, graças ao último avanço na interface cérebro-computador, HB ao menos retomou parte da capacidade de se comunicar.

 

O novo dispositivo sem fio permite que ela selecione letras de uma tela de computador usando apenas a mente, soletrando palavras em uma taxa de uma letra a cada 56 segundos, para compartilhar seus pensamentos. “É um alcance significativo. Outras tentativas em casos avançados como este já haviam falhado”, diz Andrew Schwartz, neurocientista da Universidade de Pitsburgo, que não participou do estudo, publicado na revista científica The New England Journal of Medicine.

 

A mente de HB está intacta e a parte de seu cérebro que controla os movimentos corporais opera perfeitamente, mas os sinais que vem de seu cérebro não conseguem mais chegar até os músculos porque os neurônios motores que os transmitem foram danificados devido à doença, explica o neurocientista Erick Aarnoutse, que projetou o novo dispositivo e foi responsável pelos aspectos técnicos da pesquisa. Ele faz parte de uma equipe de médicos e cientistas liderados pelo neurocientista Nick Ramsey, da Universidade de Utrecht, Holanda.  Antes do aparelho, a única forma que HB tinha para se comunicar era via um sistema que utilizava uma câmera infravermelha para rastrear seus movimentos oculares. Mas era complicado para alguém que não podia se mexer montar e utilizar o sistema, que não funcionava bem em muitas situações, como na presença de luz solar forte.  

 

Dispositivos que unem atividade neuronal a computadores já foram utilizadas experimentalmente antes, para ajudar pacientes com diferentes desordens neurológicas, incluindo situações como a de HB. Um trabalho pioneiro realizado em 1998 pelo neurologista Phillip Kennedy, da empresa Neural Signals, Inc., diversos eletrodos foram implantados no cérebro de um paciente paralisado por um derrame para controlar os sinais de uma maneira liga-desliga, e, em 2015, uma equipe de pesquisadores liderados pelo neurocientista Leigh Hochberg, da Universidade Brown, implantou um conjunto de 96 eletrodos no córtex cerebral de uma mulher de 58 anos com síndrome de aprisionamento, como a de HB. Esses implantes cerebrais ajudaram pacientes a se comunicarem ao permitir que selecionassem palavras mostradas na tela do computador. Tecnologias semelhantes já ajudaram pacientes a conquistar outras metas.

 

A equipe de Schwartz em Pittsburgh recentemente demonstrou que um homem paralisado pode usar um braço robótico controlado por eletrodos implantados em seu córtex cerebral para cumprimentar o  presidente Barack Obama. Mas implantar eletrodos cirurgicamente no cérebro de pessoas implica riscos inerentes. “Em qualquer situação em que exista um cabo penetrando a pele, existe o risco de infecção”, afirma Schwartz, e tentativas prévias de interfaces cérebro-computador só puderam ser realizadas em laboratório por causa de toda a instrumentação necessária. “Esse novo estudo é um avanço porque o implante usa comunicação sem fio com o computador. É muito importante trazer essa capacidade para casa, e eles conseguiram fazer isso.”

Para HB, Aarnoutse e seus colegas criaram um implante simples e pouco invasivo que ela pode usar em casa ou no exterior para se comunicar usando um notebook ou um computador familiar. Para conseguir isso, os médicos levantaram um pequeno pedaço de seu couro cabeludo durante a cirurgia e fizeram dois orifícios da espessura de um dedo em seu crânio. Depois, colocaram uma pequena tira de plástico, semelhante a uma fita de celofane com quatro pequenos pontos nela, pelos orifícios, de modo que repousasse na superfície do cérebro. Os quatro pontos são eletrodos em miniatura que não penetram no tecido cerebral mas, como estão sob o crânio, fazem um bom contato com o cérebro de modo a registrar as ondas cerebrais fielmente.

 

Os cirurgiões colocaram depois pequenos cabos dos eletrodos sob a pele num pequeno dispositivo de controle implantado no tórax de HB. O dispositivo, fabricado por uma empresa de biotecnologia chamada Medtronic, comunica-se sem fio via radiotransmissor  com um tablet comum. (A Medtronic forneceu apoio parcial para a pesquisa, e um dos autores do estudo é funcionário da empresa, embora o estudo declare que ele não esteve envolvido na interpretação dos resultados.)

 

Os médicos colocaram os eletrodos na parte do córtex cerebral que se torna ativa quando HB imagina fechar os dedos. Analisando os padrões das ondas cerebrais, os pesquisadores observaram um padrão simples mas confiável. Toda vez que ela imaginava o movimento de pinçamento dos dedos, a energia de certas frequências de ondas cerebrais mudava abruptamente, à medida que ondas beta de baixa frequência cessavam repentinamente e ondas gama, de maior frequência, aumentavam.

 

Medindo a proporção da energia das ondas gama que passam para ondas beta em meio ao conjunto de  ondas cerebrais que passam pelo córtex motor de HB, o computador detecta quando ela estava imaginando fechar os dedos. Desse jeito,  HB aprendeu rapidamente a operar o cursor em um videogame, dominando a tarefa apenas dois dias após a cirurgia. Depois, os cientistas a presentearam com um alfabeto organizado em colunas e fileiras em um tablet. À medida que o display colocava letras individuais em sequência, HB imaginava selecionar a letra apropriada como se estivesse clicando um mouse.

 

A tecnologia, no entanto, não vem sem controvérsia. Alguns especialistas acreditam que apenas métodos não invasivos deveriam ser usados para ajudar pessoas com síndromes de aprisionamento a se comunicar, por exemplo, gravar ondas cerebrais usando eletrodos no couro cabeludo. “Implantações como essa podem significar um risco desconhecido para pacientes com ELA avançada”, afirma Niels Birbaumer, especialista em interfaces cérebro-computador da Universidade de Tübingen, na Alemanha, que não participou do estudo.

 

A gravação de ondas cerebrais através do crânio, no entanto, carece da sensibilidade necessária para explorar os circuitos neurais que controlam os movimentos voluntários refinados.  Além disso, essa abordagem não é uma solução prática, afirma Aarnoutse, porque anexar os eletrodos na touca da eletroencefalografia (EEG) e operar a estação de EEG exige uma equipe de técnicos altamente especializados. Isso está além das capacidades da maior parte dos cuidadores que ajudam pessoas que vivem com síndromes aprisionantes. E mais: a touca de EEG, que se parece com uma touca de natação com dúzias de pequenos cabos saindo dela, é algo que pacientes nunca usariam no seu dia a dia. “O uso inibiria a interação dos pacientes com outras pessoas, e eles nunca a usariam fora de casa”, afirma Aarnoutse.

 

Ainda assim, alguns especialistas dizem que o novo dispositivo sem fio talvez não compense os riscos que apresenta. “De uma a duas letras por minuto não é justificável [para fazer uma craniotomia], a menos que possam melhorá-lo”, diz Kennedy.

 

De fato, quando HB estava aprendendo a usar o dispositivo, ela comentou com Aarnoutse: “Tentar me comunicar assim é como virar um veleiro”. Mas muitos pacientes com síndromes aprisionantes escolhem não usar ventiladores para respirar quando a doença atinge um estágio avançado porque não podem mais se comunicar e sentem que são um fardo para seus familiares e entes queridos, de acordo com Schwartz. Estudos sugerem que pessoas com síndromes assim podem continuar tendo uma vida significativa e produtiva se puderem se comunicar de algum jeito. “Nós precisamos fazer o que for preciso para ajudar essas pessoas”, ele afirma. “Estamos falando de vida e morte.”

 

Agora, mais de um ano depois do implante do dispositivo, HB vive em casa com seu marido e um de seus filhos, e está digitando seus pensamentos muito mais rapidamente. Além disso, o aparelho funciona do lado de fora, no sol, onde seu rastreador ocular falha. “Ela está feliz”, afirma Aarnoutse. “A habilidade de se comunicar lhe deu maior liberdade e a tornou mais independente.”

 

R. Douglas Fields com colaboração de Tanya Lewis

 


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