Implante de microchip que conecta cérebro e corpo ajuda homem paralisado a recuperar movimento no braço

Microchip implant connects brain and body, helps paralyzed man regain arm movement.

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Cientistas conseguiram restaurar a sensação e o movimento em um homem com paralisia. MirageC/Getty Images
  • Pesquisadores da Northwell Health ajudaram a restabelecer a sensação e o movimento no braço e na mão de um homem com paralisia.
  • Em um estudo inovador, eles implantaram microchips no cérebro do homem e utilizaram inteligência artificial (IA) para reconstruir as conexões entre o cérebro, a medula espinhal e o corpo.
  • O homem também apresentou ganhos duradouros no pulso e no braço fora do laboratório.
  • Os pesquisadores esperam que sua tecnologia terapêutica baseada em pensamentos ajude pessoas com paralisia a “viverem vidas mais plenas e independentes”.

Os especialistas em saúde sempre afirmaram que lesões graves na medula espinhal danificam a função do sistema nervoso central de forma irreparável. No entanto, pesquisadores da Northwell Health, em Nova York, estão desafiando essa suposição com uma descoberta revolucionária.

Em março de 2023, pesquisadores de medicina bioelétrica, cirurgiões e engenheiros do Feinstein Institutes for Medical Research da Northwell conseguiram permitir que um homem movesse e sentisse com seu braço e mão paralisados.

Em seu novo ensaio clínico, a equipe realizou uma cirurgia cerebral aberta de 15 horas para restaurar a comunicação entre o corpo e o cérebro de Keith Thomas, de Massapequa, que vive com paralisia desde 2020.

Os colegas da Northwell Health desenvolveram algoritmos de IA, implantes cerebrais e tecnologia de estimulação inovadora para formar a “bypass neural duplo”, a primeira do tipo. Esse bypass forma uma “ponte” eletrônica que facilita o fluxo de informações por todo o corpo, medula espinhal e cérebro do participante.

Chad Bouton, professor do Institute of Bioelectronic Medicine do Feinstein Institutes, desenvolveu essa tecnologia e foi o principal pesquisador do ensaio.

“Esta é a primeira vez que o cérebro, corpo e medula espinhal são conectados eletronicamente em um humano paralisado para restaurar movimento e sensação duradouros.” – Prof. Chad Bouton

Restaurando movimento duradouro

Em um estudo de 2022, pesquisadores europeus identificaram neurônios associados à caminhada. Eles ajudaram com sucesso nove indivíduos a melhorar ou recuperar sua capacidade de caminhar.

No entanto, os participantes precisavam ser apoiados por uma interface robótica.

O professor Bouton também usou um único bypass neural em pesquisas anteriores para ajudar as pessoas a mover membros paralisados com seus pensamentos. Essa abordagem só funcionava com um computador e não conseguia restaurar a sensação e o movimento ou promover uma recuperação duradoura.

Um acidente de mergulho em julho de 2020 causou uma lesão nos níveis C4 e C5 das vértebras de Thomas. Ele perdeu a sensação e o movimento do peito para baixo.

O presente ensaio clínico tinha como objetivo restaurar um movimento físico duradouro além do laboratório. Os pesquisadores também esperavam ajudar o sujeito a recuperar seu sentido do tato.

Mapeando os centros de movimento do cérebro

O Dr. Adam Stein, presidente de medicina física e reabilitação da Northwell Health, colaborou com clínicos e pesquisadores do Feinstein Institutes para mapear o cérebro de Thomas.

Eles usaram ressonâncias magnéticas funcionais para ajudar a localizar as áreas envolvidas no movimento do braço e na sensação de toque na mão do sujeito. As ressonâncias magnéticas também ajudaram os pesquisadores a ver onde inserir os eletrodos motores e sensoriais.

Cirurgia cerebral com feedback em tempo real

Com essas informações críticas em mãos, a equipe cirúrgica realizou uma cirurgia intensa de 15 horas no North Shore University Hospital em Manhasset, Nova York.

Em alguns momentos, Thomas estava acordado e conseguia dizer aos médicos quais sensações ele estava sentindo em suas mãos.

O Dr. Ashesh Mehta, um dos principais cirurgiões do procedimento, professor no Institute of Bioelectronic Medicine do Feinstein Institutes e diretor do Laboratory for Human Brain Mapping da Northwell, disse:

“Por termos as imagens de Keith e ele ter nos falado durante partes de sua cirurgia, sabíamos exatamente onde colocar os implantes cerebrais.”

A equipe colocou dois chips na área do braço responsável pelo movimento. Eles inseriram mais três na região do cérebro responsável pela sensação e pelo toque nos dedos.

Terapia baseada em pensamentos e bypass neural

Thomas foi levado ao laboratório, onde dois portos conectaram sua cabeça a um computador que utiliza IA para capturar e traduzir seus pensamentos em ação. Essa terapia baseada em pensamentos é a base da abordagem de bypass neural duplo.

O bypass capta e lê as intenções do sujeito, enviando sinais elétricos do seu implante cerebral para o computador. O computador então conduz sinais para patches de eletrodos colocados sobre sua coluna e músculos da mão em seu antebraço para estimular a função.

Sensores nas pontas dos dedos e palma de Thomas transmitem informações de toque e pressão para o seu cérebro, restaurando a sensação.

“Quando o participante do estudo pensa em mover seu braço ou mão, “turbinamos” sua medula espinhal e estimulamos seu cérebro e músculos para ajudar a reconstruir conexões, fornecer feedback sensorial e promover a recuperação”, explicou o Prof. Bouton.

Graças a esse bypass neural duplo, Thomas foi capaz de mover os braços à vontade. Ele sentiu o toque de sua irmã, que foi a primeira vez que sentiu algo desde o acidente.

Nova força, resultados contínuos

Os pesquisadores afirmam que o bypass neural duplo estimulou alguma recuperação natural das lesões de Thomas, o que pode reverter parte dos danos. Ele ganhou mais que o dobro da força em seu braço desde o início do estudo.

Thomas também está sentindo novas sensações no pulso e antebraço, mesmo quando o sistema está desligado.

Os médicos da Northwell esperam que seu procedimento inovador possibilite ao cérebro, à medula espinhal e ao corpo gerar novas vias de comunicação no local da lesão.

Em última análise, eles esperam que a medicina bioeletrônica permita que pessoas com lesões e doenças sejam tratadas com seus próprios nervos, sem intervenção farmacêutica.

“Esse tipo de terapia baseada em pensamentos é uma mudança de jogo. Nosso objetivo é usar essa tecnologia um dia para dar às pessoas com paralisia a capacidade de viver vidas mais plenas e independentes”, disse o Prof. Bouton.

Sobre lesão na medula espinhal

Uma lesão na medula espinhal (LME) pode interromper as vias entre o cérebro e a medula espinhal, um conjunto intrincadamente organizado de nervos que percorre as costas. Isso causa déficits temporários ou permanentes na função motora, sensorial ou autonômica da medula espinhal.

Estima-se que 302.000 pessoas nos EUA lidem com LME traumática a cada ano, e 18.000 novos casos surgem a cada ano. Mais da metade desses indivíduos pode não recuperar a função completa.

Uma lesão grave ou completa da medula espinhal deixa a medula incapaz de transmitir sinais abaixo da área lesionada. Isso leva à paralisia e perda de sensação abaixo do nível da lesão.

Mais de 100 milhões de pessoas ao redor do mundo vivem com paralisia ou outro comprometimento do movimento.