Cientistas desenvolvem sistema de conexão wireless com o cérebro

Nanopartículas sensíveis à luz geram eletricidade que aciona os neurônios.
[Imagem: Zhao et al.]

Implantes no cérebro

Os implantes cerebrais testados até hoje para conectar próteses e outros equipamentos médicos ao cérebro dos pacientes utilizam eletrodos, minúsculos fios que capturam os sinais cerebrais e enviam os sinais dos equipamentos de volta para o cérebro.

Agora, cientistas da Universidade Case Western (Estados Unidos) descobriram como fazer uma conexão "wireless" (sem fios) diretamente com os nervos e as células cerebrais.

Nanopartículas ativadas por luz

Utilizando nanopartículas semicondutoras no papel de minúsculas células solares, os cientistas conseguem excitar neurônios individuais ou grupos de neurônios utilizando luz infravermelha. O método elimina a necessidade dos eletrodos ao incorporar as nanopartículas diretamente no tecido nervoso.

Apesar dos melhoramentos recentes, os eletrodos tradicionais ainda não são precisos o suficiente para recriar os padrões espaciais gerados pelos estímulos naturais (veja, por exemplo, Implante cerebral robotizado permitirá controle de próteses e de computadores à distância e Implante neural aprende e evolui junto com o cérebro). Este problema é resolvido com as nanopartículas, que podem ser mais largamente disseminadas no tecido.

Ao receber o feixe de luz infravermelha, as nanopartículas semicondutoras geram energia elétrica, da mesma forma que uma célula solar de silício. A eletricidade liberada aciona os neurônios à sua volta de forma muito mais precisa do que pode ser feito com um eletrodo, que é muito maior.

Estimulando os neurônios

"Há inúmeros casos nos quais você precisa estimular os neurônios - lesões, nervos danificados, derrames - e hoje você tem que colocar um fio lá e então conectá-lo a algum sistema de controle. Isso é algo difícil de fazer e altamente invasivo," diz o neurologista Ben Strowbridge, que desenvolveu a nova técnica com seu colega químico Clemens Burda.

Por enquanto a nova técnica foi utilizada apenas em tecidos in vitro, fatias de tecidos cerebrais mantidos vivos em condições de laboratório. O próximo passo da pesquisa é verificar se as nanopartículas acionados por luz conseguem estimular rotas longas de sinais cerebrais no cérebro vivo de animais.

"O objetivo de longo prazo deste trabalho é desenvolver uma interface cérebro-máquina ativada por luz que restaure funções decorrentes de danos nos nervos ou no cérebro," diz Strowbridge.