Os implantes cerebrais de hoje são complicados e normalmente só podem registrar a atividade neural de um ou dois locais. Agora, os pesquisadores mostraram em camundongos que uma rede de minúsculos "neurogrânulos" pode ser usada para registrar e estimular neurônios em vários locais sem fio.
Os pesquisadores vêm experimentando há décadas interfaces cérebro-computador (BCI) capaz de registrar e estimular grupos de neurônios. Nos últimos anos, no entanto, tem havido um interesse crescente em usá-los para tratar doenças como epilepsia, Parkinson ou vários distúrbios psiquiátricos.
Alguns acham que em breve também poderão ser implantados em pessoas saudáveis, para ajudá-las a monitorar a função cerebral e até aumentá-la. No ano passado, Elon Musk afirmou que os implantes cerebrais construídos por sua startup Neuralink um dia eles serão como "um Fitbit no crânio". Mas primeiro, acrescento, eles terão que se tornar muito mais precisos e muito menos intrusivos.
Ótimo progresso
Nova pesquisa conduzida por uma equipe de Universidade Brown fez grandes progressos neste último problema desenvolvendo implantes minúsculos medindo menos de 0,1 milímetros cúbicos. Os implantes podem registrar e estimular a atividade neural. Esses “neurogrânulos” podem ser combinados para criar uma rede de sistemas que podem ser controlados e alimentados sem fio.
"Um dos grandes desafios no campo das interfaces cérebro-computador é encontrar maneiras de sondar o maior número possível de pontos no cérebro", disse. ele diz em um comunicado de imprensa Arto Nurmiko, que liderou a pesquisa. “Até agora, a maioria dos BCIs eram dispositivos monolíticos, um pouco como pequenos tapetes de agulhas. A ideia da nossa equipe é quebrar esse monólito em minúsculos sensores que podem ser distribuídos pelo córtex cerebral."
Como funciona a nova abordagem
Cada um dos minúsculos chips é equipado com eletrodos para captar sinais elétricos do tecido cerebral, circuitos para amplificar o sinal e uma pequena bobina de fio que envia e recebe sinais sem fio. Os chips são presos à superfície do cérebro e uma bobina de relé fina que ajuda a melhorar a transferência de energia sem fio para os neurogramas é colocada sobre a área onde eles são colocados.
Um remendo fino contendo outra bobina é então anexado à parte externa do couro cabeludo acima da bobina do relé. Funciona como uma minitorre para telefones celulares, usando um protocolo de rede especialmente projetado para se conectar individualmente a cada um dos neurogrânulos. Ele também transmite energia sem fio aos neurogrânulos para fazê-los funcionar.
O estudo da atividade neural
Em um artigo na Nature Electronics, a equipe mostrou que poderia implantar 48 dos minúsculos chips no cérebro de um rato. Ele então os usou para registrar e estimular a atividade neural. Embora ambos os recursos sejam integrados em um único dispositivo, para o propósito do estudo, alguns neurogrânulos foram projetados para registrar enquanto outros foram desenvolvidos para estimular.
Os pesquisadores dizem que a fidelidade das gravações tem espaço para melhorias, mas eles foram capazes de coletar sinais cerebrais espontâneos e detectar quando o cérebro foi estimulado usando um implante convencional. Eles também mostraram que podiam direcionar um único neurogrânulo para estimular a atividade neural, que foram capazes de detectar com dispositivos de gravação convencionais.
A equipe afirma que sua configuração atual poderia suportar até 770 neurogrânulos, mas eles planejam escalar o sistema até milhares de neurogrânulos. Isso será possível com mais miniaturização. O design do chip deve passar pelo processo de fabricação a 65 nanômetros que atualmente usa em um a 22 nanômetros.
