Tecnologia Revolucionária: Os Avanços dos Implantes Cerebrais e o Papel da Neuralink
- Jefferson Alionco
- 28 de mai. de 2023
- 5 min de leitura
A empresa Neuralink de Elon Musk, conhecida por seus chips cerebrais, recentemente refutou alegações de violação das leis de bem-estar animal durante testes em macacos ocorridos alguns anos atrás. Neste ano, a empresa planeja realizar testes em seres humanos. Mas o que significaria esse passo importante para a ciência dos implantes cerebrais?
Acadêmicos como eu têm conduzido ensaios clínicos em pessoas com implantes cerebrais. O Dr. Paul Niujukian, professor de bioengenharia e neurocirurgia, dirige o Laboratório de Interface Cerebral na Universidade de Stanford. Por cerca de 20 anos, a pesquisa acadêmica com implantes cerebrais tem sido realizada principalmente com fios. A diferença com o Neuralink é que o N1 é completamente implantável, alimentado por bateria e funciona sem fios, tudo isso sendo feito através do protocolo Bluetooth. Vamos explorar a ciência por trás do Neuralink para entender como esses chips cerebrais funcionam.
Veja o video no youtube:
A ciência por trás desses implantes não é muito diferente de como você mediria a energia de uma pilha AA. O princípio é o mesmo que estamos usando com esses implantes cerebrais. Isso é chamado de registro neuroeletrofisiológico. Quando você move o braço para a direita, certos conjuntos de neurônios são ativados em um padrão específico. Ao escutar essa atividade e padrão, é possível prever rapidamente em qual direção o braço se moverá. Esses são os neurônios que estão diretamente conectados ao músculo.
A menos que a conexão do cérebro com a medula espinhal e o músculo esteja danificada, como acontece em pacientes com paralisia, os sinais neurais do cérebro continuarão chegando aos músculos. No entanto, em muitos casos, os sinais ainda estão presentes no cérebro, mas não estão sendo transmitidos para fora. Se você colocar algo que escute esses neurônios e souber o que está acontecendo com o músculo, esse é o objetivo de um implante cerebral. Agora, vamos analisar uma linha do tempo das inovações em interfaces cerebrais ao longo dos anos.
Acadêmicos e pesquisadores têm se interessado há muito tempo em como o cérebro funciona. Portanto, é importante ver esses novos avanços do Neuralink como uma culminação das descobertas feitas por pesquisadores de interfaces cérebro-máquina, especialmente nas últimas décadas. Por exemplo, em 2002, ocorreu a primeira demonstração de controle de cursor em tempo real em macacos. Em 2008, um macaco controlou um braço robótico em três dimensões para se alimentar. Em 2012, ocorreu o primeiro braço robótico controlado pelo cérebro de um ser humano. Em 2017, um humano controlou um cursor mentalmente para digitar palavras e frases. O Dr. Niyozukian também participou desse estudo, assim como o estudo de 2018, em que um sujeito humano controlou mentalmente um tablet para realizar tarefas como navegar na web, enviar e-mails e jogar jogos ou música. Todos esses estudos foram realizados com algumas centenas de eletrodos.
No entanto, em 2019, o Neuralink, uma empresa privada, mudou o jogo ao apresentar um porco chamado Gertrude com um implante sem fio que monitorava cerca de mil neurônios. Os neurônios são como fios, e para resolver um problema eletrônico, é necessário algo eletrônico. Esse foi um momento muito interessante, pois indicou à comunidade que eles estão levando a sério, investindo e construindo hardware do zero, além de implantá-lo em animais de grande porte. Com relação aos animais, os eletrodos foram implantados no córtex somatossensorial, permitindo a medição da atividade sensorial, como dar um passo. Cada vez que o neurônio específico que estavam monitorando disparava, era possível ouvir um pequeno estalo ou clique no canal de áudio. Eu instantaneamente reconheci isso, pois conheço o som dos neurônios após décadas ouvindo-os. Eles estavam comunicando ao campo científico: "Temos neurônios, prestem atenção". De repente, parece que a indústria começou a notar.
Em abril de 2021, o Neuralink divulgou um vídeo chamado "Mind Pong", com um macaco chamado Pager, onde foram mostrados os dispositivos N1 do Neuralink realizando o controle cerebral de um cursor na tela. Isso é extremamente significativo, pois o Neuralink está mostrando seu novo hardware, seu novo dispositivo funcionando em um macaco. Esse é o nível necessário para convencer a comunidade científica e a FDA de que estão prontos para iniciar os ensaios clínicos em humanos. Essa é a evidência que a FDA está buscando. A capacidade de registro do dispositivo N1 em Pager foi surpreendente devido ao grande número de eletrodos individuais implantados. Certamente, houve muita engenharia inteligente para construir um dispositivo capaz de transmitir, sem fio, informações de atividade neural de 2048 eletrodos, representando informações digitais de spikes (atividade neuronal) de zeros e uns. Com tantos canais, o desempenho que se espera alcançar deve superar o que temos conseguido fazer no campo acadêmico. A maior quantidade de eletrodos que já registrei foi de duzentos a trezentos. Mas como um dispositivo como o N1 é implantado no cérebro de um indivíduo?
Fique claro que isso é neurocirurgia, não é uma brincadeira. Requer cortar a pele, chegar ao crânio, fazer um furo no crânio, expor o que chamamos de dura-máter, que é essa camada protetora de tecido que envolve o cérebro, cortar a dura-máter e dobrá-la para trás, expondo o cérebro. Em seguida, é possível implantar os eletrodos na superfície do cérebro. Os maiores riscos dessas técnicas são infecção, sangramento e danos aos tecidos. Então, o que seria necessário para a FDA aprovar os ensaios clínicos em humanos? Os dispositivos do Neuralink são considerados dispositivos médicos de classe 3, ou seja, são implantáveis e são inseridos em cavidades corporais muito sensíveis. Isso é o mais alto nível de escrutínio que a FDA atribui a dispositivos médicos. Como não há um predecessor, não existe um exemplo anterior aprovado. Portanto, é apropriado que exista um alto padrão a ser cumprido para obter a aprovação. O que o Neuralink precisa fazer agora é preparar um documento longo e técnico contendo todas as evidências dos estudos em animais, comprovando que seu dispositivo é seguro e eficaz. Esse documento é enviado à FDA, que tem 90 dias para analisá-lo e fornecer uma resposta. Se a FDA disser sim, o ensaio clínico será aprovado e o Neuralink poderá recrutar participantes humanos.
Estamos prestes a presenciar uma mudança de paradigma completa. Esse tipo de tecnologia tem o potencial de transformar nossos tratamentos, não apenas para derrame, paralisia e doenças degenerativas motoras, mas também para praticamente todos os outros tipos de doenças cerebrais, desde Parkinson, epilepsia e demência até Alzheimer e até mesmo doenças psiquiátricas. Ver o Neuralink e outras empresas nesse campo iniciarem uma indústria em torno de interfaces cérebro-máquina e neuroengenharia tem sido uma tremenda validação para neurocientistas e engenheiros que trabalham nesse campo há décadas. Como poderia a comunidade científica estar mais feliz do que ao dar origem a uma indústria?
Mas será que essa indústria levará, um dia, à criação de seres humanos ciborgues com inteligência sobre-humana? Há toda sorte de especulações selvagens em nosso campo. Acho que a ficção científica é maravilhosa para contar histórias criativas e cativantes sobre todas as coisas, inclusive interfaces cérebro-máquina. A realidade é que estamos nos estágios iniciais desse campo, mal conseguindo registrar os neurônios que controlam os músculos e tentando interpretar informações significativas a partir deles. Vamos ficar nesse estágio por décadas. É aí que vou focar grande parte da minha carreira, entendendo o que está acontecendo com esses neurônios e os circuitos em que estão trabalhando. Foi nesse espaço que trabalhei nos últimos 15 anos, e é nesse espaço que vou me concentrar nas próximas décadas, pois esse será o ponto central da neurociência. O restante é divertido de pensar, mas não vejo como isso será uma realidade em um futuro próximo.
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