Neuroprótese estabelece comunicação entre neurônio motor e músculo

Moritz, Perlmutter e Fetz mostram como macacos aprendem a utilizar conexões artificiais diretas de neurônios arbitrários no córtex motor para dirigir músculos em um braço paralisado.


Permitam-me esta hipérbole: não existem limites na plasticidade do cérebro. Em uma carta à Nature, um grupo de pesquisadores da Universidade de Washington, em Seattle, relatam sobre uma nova técnica de reconectar o córtex motor com um músculo depois de uma lesão. Muitos casos de paralisação são a conseqüência de lesões no nível da espinha dorsal que interrompem as comunicações nervosas aferente e eferente entre membros e córtex. Em princípio, reativar o músculo “só” exige o restabelecimento desta linha de comunicação. Outros grupos já tinham obtido sucesso decodificando sinais capturados de populações de neurônios na área motora do cérebro e utilizando estes para stimular determinados músculos eletricamente ou dirigir braços robôticos. De certa maneira, Moritz, Perlmutter e Fetz buscaram simplificar este processo. Em vez de decodificar respostas de populações, eles registraram o potencial de neurônios individuais do córtex motor de macacos nemestrino (macacos-rabo-de-porco). Depois de injetar um anestésico no braço, usaram a resposta neural para estimular com um dispositivo de estimulação elétrica funcional músculos que geram pulsos de movimento. Os macacos conseguiram controlar o torque do pulso com êxito.

Obviamente, já é um resultado importantíssimo. A interface para o registro de células individuais é muito mais simples do que para populações, o que requer cálculos que só podem ser realizados em computadores. Esta neuroprótese compacta promete uma mobilidade real para vítimas de lesões dorsais. Agora considere o que este estudo, como experimento, ensina sobre o poder adaptativo do cérebro. Vejamos os fatos. (1) Os neurônios selecionados não tinham nenhuma relação especial com a controle dos músculos que movimentam o pulso. O único critério de escolha era que as células fossem bem isoladas para facilitar o registro. Qualquer neurônio do cortex motor serve! (2) Os macacos aprendiam a controlar a ativação destes neurônios em uma tarefa de condicionamento operante com biofeedback visual. Embora os animais aprimoraram o controle neural durante uma sessão de prática, o tempo exigido de treino era… menos de 10 minutos. (3) Enquanto a estimulação era incialmente proporcional à taxa de disparo, o macaco facilmente aprendeu a controlar o músculo quando a corrente era inversamente proporcional à ativação neural. Talvez ainda mais impressionante, adquiriu até o controle sobre um par de músculos antagônicos através da taxa de disparo de um único neurônio. Os autores demonstram também que é possível aprender várias conexões, restabelecendo o movimento em vários grupos de músculos simultaneamente.

A plasticidade cerebral certamente tem ganhado muita atenção na comunidade neurocientífica. Estudos como este comprovam que ainda nem conseguimos imaginar a enorme flexibilidade do cérebro; plasticidade não é um simples “hype“.

Leia o relato original em Nature:

Moritz, C. T., Perlmutter, S. I., & Fetz, E. E. (2008). Direct control of paralysed muscles by cortical neurons. Nature, doi:10.1038/nature07418. Publicado online 15/10/2008: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07418.html .

ou o artigo sobre este trabalho na Gazeta do Povo.

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