Interação move braço robótico pelo pensamento

Estudo Breakthrough é a mais completa técnica para pacientes paralisados até agora

Concentrando-se profundamente, Cathy Hutchinson olhou para a garrafa com café sobre a mesa à frente de sua cadeira de rodas. Uma cúpula em forma de xícara estava em cima de sua cabeça e alimentava seu pequeno implante neural, capturando sinais de seu córtex motor, enquanto ela pensava em segurar a garrafa. Então, o braço do robô começou a se mover lentamente. O cotovelo balançou para frente, o pulso virou-se e apertou os dedos em volta da garrafa. Um momento depois, ela tomou um longo gole, depois de 15 anos impossibilitada de fazer isso sem a ajuda de alguém.

Essa façanha é parte de um ensaio clínico em curso que utiliza um sistema de interface neural. Foi a primeira demonstração e o primeiro estudo publicado sobre pessoas que utilizam os seus próprios sinais cerebrais para controlar um braço robótico. Esse é um grande avanço para a neurociência e para a engenharia, e que pode, um dia, ajudar pessoas com paralisia a viver de forma mais independente.

Controle cerebral     

O controle do cérebro por tecnologias poderia restaurar a mobilidade, comunicação e independência para pacientes como Hutchinson, acredita o dr. Leigh Hochberg, professor de engenharia na Universidade de Brown e neurologista do Massachusetts General Hospital. “Esperamos fornecer uma tecnologia que irá traduzir a intenção do movimento, decodificado diretamente a partir de sinais cerebrais, em comandos para controlar dispositivos de auxílio ou próteses”, disse.

A pesquisa anterior realizada por esta equipe mostrou que pacientes paralisados ​​poderiam controlar um cursor de computador com seus pensamentos. No ano passado, os neurocientistas da Duke Medical Center provaram que macacos poderiam controlar um braço robótico com o pensamento. Este novo estudo, publicado na revista “Nature”, mostra que isso também pode funcionar em humanos.

Hutchinson colocou o implante há cinco anos, de acordo com o co-autor John Donoghue, que liderou o desenvolvimento da tecnologia conhecida como BrainGate. O fato de que o implante funcionou por tanto tempo, assim como o córtex motor, é um sinal encorajador, segundo ele. “Quinze anos depois de o cérebro se desconectar dos membros após um acidente vascular cerebral, ela ainda era capaz de criar todos os sinais neurais”, revelou.

A tecnologia ainda está muito longe de um uso generalizado, mas Donoghue e Hochberg disseram em coletiva de imprensa que foram incentivados por seu sucesso até agora.

O braço robótico

Para traduzir os pensamentos dos pacientes, os cientistas tiveram que passar por uma série de exercícios de treinamento para decodificar os sinais neurais. Os dois pacientes assistiram a dois distintos braços robóticos – um desenvolvido pelo Instituto DLR de Robótica e Mecatrônica, na Alemanha, e outro por DEKA Research Corp e Desenvolvimento, também conhecido como “braço DARPA”. Os cientistas controlaram o movimento dos braços, e os pacientes foram convidados a imaginar-se fazendo os mesmos movimentos.

“Isso provoca um padrão de energia elétrica em seus cérebros que se comunicam com o robô. Ou seja, significam mover o robô”, disse Donoghue. “Quando os pacientes pensam em um movimento, seus cérebros provocam padrões como os que devem acontecer quando você realmente se move, mas é claro que nenhum movimento ocorre de fato. O córtex motor parece trabalhar de uma forma normal, mesmo anos depois de um evento como uma lesão da medula espinhal ou um acidente vascular cerebral”.

Hutchinson, de 58 anos, sofreu um AVC que roubou suas expressões e seus movimentos abaixo do pescoço. Ela ocasionalmente tem movimentos involuntários dos braços, mas não consegue controlar. O outro paciente, um homem de 66 anos, conhecido como T2, também sofreu um AVC que o deixou privado de movimentos e de fala, além de sofrer de uma síndrome do encarceramento, limitada a pequenos movimentos de seus olhos. Agora, o paciente T2 comunica-se respondendo a letras individuais por meio de um alfabeto que é lido em voz alta. Hutchinson se recuperou um pouco mais, com movimento limitado do pescoço.

Como os sinais dos pacientes neurais foram decodificados, eles foram convidados a usar os braços para alcançar e agarrar alvos de espuma que foram colocados na frente deles. Foi assim que Hutchinson tentou a experiência do café. “O olhar no rosto dela diz tudo”, disse Hochberg.

Em 158 testes, durante quatro dias, ela foi capaz de tocar o alvo dentro de 48,8% de um tempo determinado usando o braço robótico DLR, e em 69,2% dos casos com o braço DEKA. Em 45 ensaios usando o braço DEKA, T2 tocou o alvo dentro de 95,6% do tempo. “Apenas imaginei mover meu próprio braço e o DEKA se moveu para onde eu queria”, disse mais tarde.

Planos

Patrick van der Smagt, chefe de biônica e robótica de apoio do Instituto DLR e da Universidade Técnica de Munique, disse que o objetivo é usar um braço robótico commovimentos intuitivos. “Interações futuras poderiam fornecer maior autonomia do braço por meio da decodificação mais detalhada de um paciente”, disse.

“Com os sinais que você tem, é possível ler mais do que os movimentos: você pode ler a intenção deles. Se você está se movendo em direção ao copo, é claro que você quer agarrá-lo”, relata.

O objetivo final é um sistema menor, talvez implantável, que daria a um paciente paralisado ou alguém com perda total do controle dos membros uma autonomia sobre seu ambiente, acredita Hochberg.

“O verdadeiro sonho é um dia reconectar o cérebro com o membro, para fazer esses sinais poderosos do córtex motor chegarem aos nervos periféricos. Alguém com paralisia seria capaz de chegar e pegar a garrafa de café com o próprio membro e por vontade própria”, disse ele.

A pesquisa foi financiada pelo Department of Veterans Affairs e pelo National Institutes of Health dos EUA.

Assista à história no vídeo disponibilizado pela BBC:

Texto: Rebecca Boyle