Os implantes cerebrais atuais são volumosos e normalmente podem registrar a atividade neural de apenas um ou dois locais. Agora, pesquisadores demonstraram 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 na sua utilização para tratar doenças como a epilepsia, a doença de Parkinson ou vários distúrbios psiquiátricos.
Alguns acham que em breve poderão ser implantados também em pessoas saudáveis, para ajudá-las a monitorar a função cerebral e até mesmo aumentá-la. No ano passado, Elon Musk disse que os implantes cerebrais construídos por sua startup Neuralink um dia eles serão como “um Fitbit na caveira”. 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 avanços neste último problema, desenvolvendo pequenos implantes que medem menos de 0,1 milímetro cúbico. Os implantes podem registrar e estimular a atividade neural. Esses “neurogrânulos” podem ser combinados para criar uma rede de plantas que podem ser controladas e alimentadas 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”, 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 dividir esse monólito em pequenos sensores que podem ser distribuídos por todo o córtex cerebral."
Como funciona a nova abordagem
Cada um dos minúsculos chips é equipado com eletrodos para coletar 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 fixados à superfície do cérebro, e uma bobina de relé fina que ajuda a melhorar a transferência de energia sem fio para os neurogrãos é colocada sobre a área onde eles são colocados.
Um remendo fino contendo outra bobina é então fixado na parte externa do couro cabeludo, sobre a 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 pode ser melhorada, mas eles foram capazes de coletar sinais cerebrais espontâneos e detectar quando o cérebro foi estimulado usando um implante convencional. Eles também demonstraram que poderiam direcionar um único neurogrânulo para estimular a atividade neural, que foram capazes de detectar com dispositivos de registro 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.
