Engenheiros Inventam Interface Cérebro-Computador Avançada Com Microneedles

Pesquisadores de engenharia da Universidade da Califórnia – San Diego inventaram uma interface cérebro-computador (BCI) avançada consistindo em um suporte flexível e moldável, bem como microneedles penetrantes. O suporte flexível permite que a BCI se conforme mais uniformemente à superfície curva complexa do cérebro. Ele também permite que a BCI distribua microneedles de forma mais uniforme que perfuram a cortex.

Microneedles e Suporte Flexível

Essas microneedles são 10 vezes mais finas que o cabelo humano e saem do suporte flexível. Elas então perfuram a superfície do tecido cerebral sem perfurar as vênulas superficiais. As microneedles são capazes de registrar sinais de células nervosas na cortex.

O novo sistema foi testado em roedores, e a pesquisa foi publicada na revista Advanced Functional Materials.

A equipe foi liderada pelo professor de engenharia elétrica Shadi Dayeh na universidade. Ela também consistia em pesquisadores da Universidade de Boston liderados pela professora de engenharia biomédica Anna Devor.

O sistema demonstrou um desempenho equivalente ao padrão atual para BCIs com agulhas penetrantes. Chamado de “Utah Array”, esse padrão foi mostrado para ajudar indivíduos com lesões na medula espinhal e vítimas de acidente vascular cerebral. Eles podem usar seus pensamentos para controlar membros robóticos e outros dispositivos.

A flexibilidade e conformabilidade da nova BCI ajudam a alcançar um contato mais próximo entre o cérebro e os eletrodos, permitindo uma gravação melhor e mais uniforme dos sinais de atividade cerebral. A maneira como a BCI é construída permite superfícies de detecção maiores, o que ajuda a monitorar uma área maior da superfície do cérebro simultaneamente.

Nos experimentos, a matriz de microneedles penetrantes consistindo em 1.024 microneedles pôde registrar sinais com sucesso desencadeados por estímulos precisos nos cérebros de ratos. Isso significa que cobre dez vezes a área do cérebro em comparação com as tecnologias atuais.

As BCIs com suportes flexíveis também são mais finas e leves do que as tradicionais, que usam suportes de vidro. Os novos tipos de suportes podem reduzir a irritação do tecido cerebral que entra em contato com a matriz de sensores.

Os suportes flexíveis também são transparentes, o que os pesquisadores dizem que pode ser utilizado para realizar pesquisas fundamentais em neurociência envolvendo modelos animais que de outra forma seriam impossíveis.

Mãos Robóticas Com Retroalimentação Tátil

Os pesquisadores dizem que matrizes de microneedles penetrantes com grande cobertura espacial serão necessárias para melhorar as BCIs no futuro e permitir que sejam usadas em “sistemas de loop fechado”. Isso pode ajudar indivíduos com mobilidade severamente limitada e pode permitir retroalimentação tátil para alguém usando uma mão robótica.

Sensores táteis na mão robótica podem detectar a textura, dureza e peso de um objeto. Eles registrariam informações que poderiam ser traduzidas em padrões de estímulo elétrico que viajam por fios fora do corpo para a BCI. O cérebro receberia informações diretamente desses sinais elétricos sobre o objeto, e a pessoa poderia então ajustar sua pegada com base nas informações sentidas.

O laboratório Dayeh já inventou vários sensores táticos que poderiam ser usados para essas aplicações.

Os fios viajam por fora do corpo até a BCI. O cérebro receberia informações diretamente desses sinais elétricos sobre o objeto, e a pessoa poderia então ajustar sua pegada com base nas informações sentidas. O laboratório Dayeh já inventou vários sensores táticos que poderiam ser usados para essas aplicações.