Engenheiros criam braço biônico que restaura comportamentos naturais em pacientes

Pesquisadores da Cleveland Clinic criaram um novo braço biônico que restaura comportamentos naturais em pacientes com amputações de membros superiores. A tecnologia é a primeira do gênero, e a pesquisa foi publicada na Robótica ciência.

A equipe de pesquisa internacional combinou três funções importantes no sistema biônico: controle motor intuitivo, toque e cinestesia de preensão. A última das três é a sensação de abrir e fechar a mão. 

A equipe, liderada pela Cleveland Clinic, também incluiu pesquisadores da Universidade de Alberta e da Universidade de New Brunswick. 

Paul Marasco, Ph.D, é o principal pesquisador e professor associado do Departamento de Engenharia Biomédica do Cleveland Clinic Lerner Research Institute. 

“Modificamos uma prótese padrão de atendimento com este complexo sistema biônico que permite aos usuários mover seu braço protético de forma mais intuitiva e sentir sensações de toque e movimento ao mesmo tempo”, disse o Dr. Marasco. “Essas descobertas são um passo importante para fornecer às pessoas com amputação a restauração completa da função natural do braço.”

O Sistema Biônico

O sistema recém-desenvolvido é o primeiro a testar todas as três funções sensoriais e motoras ao mesmo tempo em uma interface de máquina neural em um braço protético. A interface da máquina neural é capaz de se conectar com os nervos dos membros do usuário e permite que os pacientes enviem impulsos nervosos do cérebro para a prótese. Eles também podem receber informações físicas do ambiente, que podem ser enviadas de volta ao cérebro por meio dos nervos.

O braço artificial tem feedback e controle bidirecionais, e é isso que permite que os usuários executem certas tarefas em pé de igualdade com indivíduos não deficientes. 

Dr. Marasco lidera o Laboratório de Integração Biônica.

“Talvez o que mais nos entusiasmou em saber foi que eles faziam julgamentos, tomavam decisões e calculavam e corrigiam seus erros como uma pessoa sem amputação”, disse o Dr. Marasco. “Com o novo membro biônico, as pessoas se comportavam como se tivessem uma mão natural. Normalmente, esses comportamentos cerebrais são muito diferentes entre pessoas com e sem próteses de membros superiores”.

Testando o braço biônico

O braço biônico foi testado em dois participantes do estudo com amputações de membros superiores. Os indivíduos haviam passado por uma reinervação sensorial e motora direcionada, que redirecionava os nervos amputados para a pele e os músculos remanescentes para estabelecer uma interface neural-máquina. 

Os pesquisadores agora devem expandir o trabalho, já que o tamanho do estudo era muito pequeno.

Os participantes usaram a prótese avançada enquanto executavam tarefas que refletiam comportamentos básicos ou aquelas que exigiam a funcionalidade da mão e do braço. Os pesquisadores então avaliaram o desempenho por meio de ferramentas avançadas de avaliação e descobriram que o cérebro e as estratégias comportamentais dos participantes mudaram. Eles estavam então em pé de igualdade com os de um indivíduo sem amputação. 

Os participantes foram capazes de realizar comportamentos sem ter que observar a prótese e corrigir erros de maneira mais eficaz.

“Nas duas últimas décadas, os avanços nas próteses ajudaram os usuários a obter uma melhor funcionalidade e administrar a vida diária por conta própria”, disse o Dr. Marasco. “Pela primeira vez, as pessoas com amputações de membros superiores agora são capazes de 'pensar' novamente como uma pessoa saudável, o que oferece aos usuários de próteses novos níveis de reintegração perfeita de volta à vida diária.”