Nova Abordagem Pode Levar a Próteses Eletrônicas Controladas pelo Pensamento

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

Agora, um novo estudo da Universidade de Stanford visa resolver esse problema. Os pesquisadores da universidade vêm trabalhando constantemente em tecnologia que poderia levar a pacientes paralisados a recuperar o controle de seus membros. Especificamente, eles vêm se concentrando em tecnologia que permitiria que esses pacientes controlem próteses e interajam com computadores usando seus pensamentos. 

Interface Cerebro-Computador

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

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

A equipe de engenheiros eletrônicos e neurocientistas, incluindo Krishna Shenoy, PhD, e Boris Murmann, PhD, e neurocirurgião e neurocientista Jaimie Henderson, MD, demonstrou uma possível maneira de alcançar um dispositivo sem fio capaz de coletar e transmitir sinais neurais precisos, tudo enquanto usa um décimo da energia necessária pelos sistemas atuais. 

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

A abordagem foi detalhada pelo estudante de pós-graduação Nir Even-Chen e pelo pesquisador pós-doutoral Dante Muratore, PhD, em um artigo publicado em Nature Biomedical Engineering. 

Isolando Sinais Neurais

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

Os engenheiros eletrônicos então criaram a circuitaria que levaria a uma interface cerebro-computador sem fio capaz de processar e transmitir os sinais neurais identificados. Ao isolar os sinais, menos energia era necessária, 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 sujeitos realizaram tarefas de movimento, como posicionar um cursor em uma tela de computador. Eles então registraram medições, e a equipe foi capaz de determinar que, registrando 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 esse dispositivo e o dispositivo com fio é a 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.