Ligação direta entre cérebro e músculos reativa movimentos

Ligação direta entre cérebro e músculos reativa movimentos

[Imagem: Agência Fapesp/reprodução]

Ligação direta neural

Pesquisadores norte-americanos demonstraram pela primeira vez que uma conexão direta artificial entre o cérebro e os músculos pode restaurar movimentos voluntários em macacos cujos membros haviam sido temporariamente anestesiados.

De acordo com os cientistas, os resultados poderão no futuro ser promissores para os pacientes afetados por lesões na coluna vertebral. O estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH, na sigla em inglês), dos Estados Unidos.

Neuropróteses

"Esse estudo demonstra uma nova abordagem para a restauração de movimentos por meio de neuropróteses, que poderiam conectar o cérebro de uma pessoa à ativação de músculos individuais de um membro paralisado, a fim de produzir controle de movimentos", disse Joseph Pancrazio, diretor do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrames, que participou do estudo.

A pesquisa, liderada por Eberhard Fetz, professor de fisiologia e biofísica da Universidade de Washington, em Seattle, nos Estados Unidos, foi realizada no Centro Nacional de Pesquisa em Primatas de Washington, do NIH.

Estudo com macacos

No estudo, os macacos foram treinados para controlar a atividade de células nervosas individuais no córtex motor, uma área do cérebro que controla os movimentos voluntários. A atividade neural foi detectada com o uso de uma interface cérebro-máquina que consistiu na implantação de eletrodos no córtex motor e sua conexão com a circuitaria externa de um computador. A atividade neural dos macacos permitia que eles movimentassem um cursor enquanto praticavam um jogo de tiro ao alvo.

Depois de cada macaco ter dominado o controle do cursor, os pesquisadores paralisaram temporariamente os músculos de seus pulsos utilizando um anestésico local para bloquear a condutividade nervosa. Em seguida, os cientistas converteram a atividade cerebral dos macacos em estímulo elétrico para os músculos paralisados do pulso. Os macacos continuaram a praticar o jogo de tiro ao alvo, demonstrando que haviam recuperado a capacidade de controlar o pulso paralisado.

Interfaces cérebro-máquina

A abordagem utilizada pelo grupo corresponde a uma das várias linhas atuais de pesquisa neuroprotética. Alguns investigadores, como o brasileiro Miguel Nicolelis, da Universidade de Duke, têm utilizado interfaces cérebro-máquina para gravar sinais provenientes de múltiplos neurônios e convertê-los para controlar um membro robótico.

Outros cientistas têm dirigido estímulos artificiais diretamente aos músculos do braço paralisado, a fim de conduzir os movimentos - uma técnica conhecida como estimulação elétrica funcional (FES, na sigla em inglês). O estudo de Fetz é o primeiro a combinar uma interface cérebro-máquina com controle de FES em tempo real.

Reativação muscular

"Um braço robótico seria melhor para alguém que tivesse perdido o membro, ou cujos músculos estivessem atrofiados. Mas, no caso de um braço cujos músculos podem ser estimulados, o uso dessa tecnologia poderia ajudar o paciente aprender a reativá-los", afirmou Fetz.

Até agora, interfaces cérebro-máquina foram desenhadas para decodificar a atividade de neurônios associados ao movimento de partes específicas do corpo. Desta vez, os pesquisadores descobriram que qualquer célula do córtex motor - independentemente de qual tenha sido anteriormente associada ao movimento do pulso - é capaz de estimular a atividade muscular. Essa descoberta aumenta o número potencial de neurônios que poderiam controlar sinais para as interfaces cérebro-máquina e também ilustra a flexibilidade do córtex motor.

"As células não precisam ter um papel predeterminado no movimento. Nós podemos criar uma ligação direta entre a célula e a saída motora que o usuário pode aprender a controlar e otimizar ao longo do tempo", afirmou Fetz.


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