Nova abordagem pode levar a próteses eletrônicas controladas pelo pensamento

Os implantes neurais atuais são capazes de registrar grandes quantidades de atividade neural, que são então transmitidas através de fios para um computador. Os pesquisadores tentaram desenvolver interfaces cérebro-computador sem fio para completar essa ação, mas isso requer uma grande quantidade de energia. Devido a essa alta quantidade de energia, muito calor é gerado, tornando os implantes inseguros para os pacientes. 

Agora, um novo estudo de Stanford visa resolver esse problema. Pesquisadores da universidade têm trabalhado constantemente em tecnologia que pode levar pacientes paralíticos a recuperar o controle de seus membros. Especificamente, eles têm buscado uma tecnologia que permita a esses pacientes controlar próteses e interagir com computadores usando seus pensamentos. 

Interface Cérebro-Computador

Para conseguir isso, a equipe se concentrou em melhorar a interface cérebro-computador, que é um dispositivo implantado na superfície do cérebro do paciente, logo abaixo do crânio. O implante conecta o sistema nervoso humano a um dispositivo eletrônico, que pode ajudar a restaurar o controle motor de um indivíduo que sofreu uma lesão na medula espinhal ou condição neurológica.

Os dispositivos atuais registram grandes quantidades de atividade neural e a transmitem através de fios para um computador, e quando os pesquisadores tentam criar interfaces cérebro-computador sem fio, é quando muito calor é gerado. 

A equipe de engenheiros elétricos e neurocientistas, incluindo Krishna Shenoy, PhD, e Boris Murmann, PhD, e a neurocirurgiã e neurocientista Jaimie Henderson, MD, demonstraram uma maneira possível de obter um dispositivo sem fio capaz de coletar e transmitir sinais neurais precisos, tudo enquanto usa um décimo da energia exigida pelos sistemas atuais. 

Os dispositivos sem fio sugeridos pareceriam mais naturais do que aqueles com fios, e os pacientes teriam uma maior amplitude de movimento.

A abordagem foi detalhada pelo aluno de pós-graduação Nir Even-Chen e pelo colega de pós-doutorado Dante Muratore, PhD em um papel publicado em Engenharia Biomédica da Natureza. 

Isolando sinais neurais

Os neurocientistas foram capazes de identificar sinais neurais específicos necessários para controlar um dispositivo protético. O dispositivo pode ser qualquer coisa, desde um braço robótico até um cursor de computador. 

Os engenheiros elétricos então criaram o circuito que levaria a uma interface cérebro-computador sem fio capaz de processar e transmitir os sinais neurais identificados. Ao isolar os sinais, era necessária menos energia, o que tornava os dispositivos seguros para serem implantados na superfície do cérebro.

A equipe testou sua abordagem usando dados neuronais coletados de três primatas não humanos e um participante humano. No ensaio clínico, os participantes realizaram tarefas de movimento, como posicionar um cursor na tela do computador. Eles então registraram as medições e a equipe foi capaz de determinar que, ao registrar um subconjunto de sinais cerebrais específicos de ação, o movimento de um indivíduo poderia ser controlado por uma interface sem fio. 

O principal fator de separação entre este dispositivo e o dispositivo com fio é o isolamento, com o dispositivo com fio coletando sinais cerebrais em massa. 

A equipe de pesquisadores agora construirá um implante com base na nova abordagem e design.