cérebro experimental

Jul 04, 2023

Comentário Um artigo na Nature revela como um implante cerebral e uma prótese controlada por computador ajudaram um homem paraplégico em sua recuperação de uma medula espinhal parcialmente cortada.

Cerca de dois anos após o início do projeto de pesquisa, o estudo recém-publicado descreve como algumas tecnologias experimentais da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) em Genebra, na Suíça, não apenas conseguiram reconectar eletronicamente o cérebro do paciente com a parte inferior da coluna vertebral corda, permitindo que ele fique de pé, ande e até suba escadas – mas também está ajudando em sua reabilitação.

O implante de interface cérebro-espinha (BSI) usado neste caso parece estar ajudando-o a desenvolver novas conexões nervosas. Levou mais de um ano de trabalho árduo para chegar até aqui, e agora ele consegue caminhar curtas distâncias mesmo quando a prótese está desligada. E isso tudo mais de uma década depois que ele sofreu uma lesão incapacitante nas costas.

Por prótese, queremos dizer uma mochila eletrônica que recebe sinais do cérebro do homem – seu córtex cerebral – descobre o movimento que ele estava tentando fazer e, em seguida, dispara sinais para seus músculos por meio de geradores de pulso conectados à parte inferior das costas, para conseguir isso. movimento. A prótese remenda efetivamente a ruptura em sua medula espinhal – transmitindo mensagens que de outra forma não passariam, permitindo que ele se mova sozinho novamente.

A prótese inclui o implante em seu cérebro, bem como os geradores de sinal.

Embora use alguma tecnologia que já existe, este não é um kit pronto para uso. O intrépido paciente, o holandês Gert-Jan Oskam, ofereceu-se para cortar dois orifícios de cinco centímetros (duas polegadas) em seu crânio para colocar um par de implantes cerebrais permanentes em regiões emparelhadas de seu córtex motor. Medições e estudos cuidadosos mostraram aos pesquisadores que essas eram as regiões usadas para controlar os músculos do quadril e das pernas.

Os implantes são unidades WIMAGINE, cujos inventores os chamam de ElectroCorticoGrams. Eles ficam no topo da dura-máter – a membrana protetora ao redor do cérebro – de modo que não estão em contato direto com a massa cinzenta. Isso significa que eles devem ser seguros para implantação a longo prazo. O que é melhor que sejam, porque são montados em placas de titânio tão grossas quanto o osso do crânio.

Visão geral ... O design, tecnologia e implantação do BSI, conforme detalhado no estudo da Nature. Crédito: Lorach et al. Clique para ampliar

Seu humilde abutre aqui na mesa do Reg FOSS foi no mês passado o sortudo destinatário de mais de 30 novos implantes não cerebrais em seu próprio esqueleto - neste caso, em seu antebraço direito. Estes, como a maioria dos pinos e placas para ossos quebrados, são feitos de aço cirúrgico – um material com uma superfície muito lisa. O titânio, como o alumínio, tem uma camada superficial porosa de metal oxidado, de modo que o osso cresce nele. Os implantes de aço cirúrgico podem ser facilmente removidos novamente se não forem mais necessários, enquanto os de titânio geralmente estão lá para sempre.

Para transmitir os sinais do córtex cerebral para fora do crânio, Oskam deve usar um par de transmissores-receptores sobre os implantes. Estes são montados em uma faixa de cabeça e se assemelham a um par de fones de ouvido que ficam no topo de sua cabeça.

Cada par contém duas antenas: uma alimenta os eletrodos indutivamente, por meio de um sinal de alta frequência, e a outra recebe dados dos eletrodos por UHF. Eles captam os impulsos nervosos de seu córtex motor e os enviam por um cabo para um laptop em sua mochila, que interpreta os sinais, calcula qual parte do corpo ele está tentando mover e gera impulsos nervosos simulados para comandar seu quadril e músculos das pernas.

Outro implante, derivado de uma unidade de estimulação cerebral profunda Activa RC e um eletrodo Specific 5-6-5 localizado dentro da coluna vertebral de Oskam próximo à sua medula espinhal, transmite os sinais nervosos sintéticos para a região lombar de sua medula espinhal, onde o nervo espinhal os nervos se ramificam para as pernas. A partir daí, os sinais nervosos artificiais viajam por seus nervos espinhais, até os músculos anteriormente paralisados, permitindo que ele se levante, dê passos à frente, movendo os tornozelos para levantar os pés conforme necessário para limpar as obstruções. Depois de muitos treinos e reabilitação, ele não só consegue andar em terreno plano usando muletas, mas até subir escadas ou rampas.