Implantes cerebrais da DARPA podem ser o próximo avanço em saúde mental (ou um desastre)

Como uma mulher de Massachusetts terminou com dois eletrodos implantados em seu cérebro? Por que a Defense Advanced Research Projects Agency está desenvolvendo um controverso chip cerebral de ponta que um dia pode tratar de tudo de distúrbio de depressão a cãibras nas mãos? Como nós entramos no estímulo cerebral profundo e para onde vamos daqui?

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Em 1848, um contramestre de trilhos chamado Phineas Gage estava limpando uma estrada de ferro em Vermont quando um explosivo foi acionado, mandando a barra de ferro que ele estava usando para mexer nos explosivos através de sua bochecha esquerda, seu lobo frontal esquerdo e finalmente pela parte de cima de seu crânio antes de acertar o chão a 20 metros de distância, cravado verticalmente no chão. Apesar de pulverizar sua massa cerebral, Gage teve recuperação total, com a exceção de seu olho esquerdo, que foi cegado. Foi, em todos os aspectos, um milagre.

Mas por mais que Gage pudesse andar e falar, aqueles que o conheciam descobriram que depois do acidente ele parecia… diferente. Um médico local que o tratou desde o dia do acidente observou que “o equilíbrio… entre suas faculdades intelectuais e suas propensões animais parece ter sido destruído”. Seus amigos descreveram de maneira mais simples: Gage, eles disseram, “não era mais Gage”.

O caso de Gage foi o primeiro a sugerir o elo entre o cérebro e a personalidade, que o cérebro é intimamente conectado à nossa identidade, nossa noção de nós mesmos.

Retrato de Phineas Gage segurando a barra de ferro que o feriu. Imagem: Phyllis Gage Hartley/Creative Commons.

Desde então, a ciência tem frequentemente explorado essa ligação em nome do (às vezes mal direcionado) auto-aperfeiçoamento. Mude o cérebro, e você muda a pessoa. Um dia comuns e, em retrospecto, horríveis, as lobotomias foram o primeiro tratamento a oferecer alívio de doenças mentais ao romper os circuitos do cérebro, cortando as conexões indo e vindo do córtex pré-frontal. A terapia eletroconvulsiva, que já foi um tratamento de ponta para alguns casos extremos, manda uma corrente elétrica através do cérebro para uma mudança quase instantânea do equilíbrio químico. Antidepressivos visam neurotransmissores como a serotonina para afetar humores e emoções.

Conforme desvendamos cada vez melhor os mistérios do cérebro, ficamos melhores em mirar precisamente as mudanças que queremos afetar.

É assim que Liss Murphy acabou com eletrodos de 42 centímetros de comprimento implantados bem fundo na substância branca de seu cérebro.

Durante anos, Murphy sofreu de depressão severa que parecia intratável, rodadas de Effexor, Risperdal, Klonopin, Lithium, Cymbalta, Abilify, terapia de choque e até um adorável filhotinho falharam em fazê-la sair da cama. Então, médicos ofereceram uma segunda opção para ela, algo chamado estímulo cerebral profundo.

Em 6 de junho de 2006, 06/06/06, médicos do Massachusetts General Hospital fizeram dois buracos na cápsula interna de seu cérebro. Os axônios dessa área carregam sinais de muitos dos circuitos que foram ligados à depressão. Esses eletrodos então foram conectados a dois fios que foram por trás de seus ouvidos sob sua pele até sua clavícula, onde duas baterias um pouco maiores que uma caixa de fósforos foram implantadas para alimentá-los. Quando ligados, a esperança era que os sinais elétricos emitidos pelos novos implantes de Murphy religassem os circuitos de seu cérebro que estavam causando a depressão.

“Minha maior esperança no dia da cirurgia era de que eu morresse na mesa de operação.”

O procedimento funcionou. Murphy foi a primeira pessoa no mundo a receber um tratamento com estímulo profundo do cérebro, no qual neuroestimuladores eletrônicos são fixados fundo no cérebro para corrigir sinais errados. Como com Gage, a experiência a mudou, mas para melhor. Ela saiu da cama, teve um filho e voltou a trabalhar em meio período depois de anos de mal conseguir sair de casa.

“Minha maior esperança no dia da cirurgia era de que eu morresse na mesa de operação” Murphy recentemente disse ao Gizmodo. “Eu posso viver um dia normal agora. Isso realmente me deu a vida de volta.”

Estímulo profundo do cérebro é a ponta do tratamento de saúde mental. Originalmente desenvolvido para tratar tremores terríveis que os pacientes de Parkinson sofrem, muitos pesquisadores agora o enxergam como um método revolucionário para tratar doenças mentais. Para muitos pacientes com problemas mentais como depressão, terapias como o uso de drogas muitas vezes não são eficientes ou vêm com efeitos colaterais terríveis. Os números variam muito, mas os médicos e pesquisadores costumam concordar que um número significativo de pessoas não responde adequadamente aos métodos atuais de tratamento. Um estudo que costuma ser citado coloca esse número entre 10% a 30%. Mas e se os médicos pudessem abrir o cérebro e ir direto à raiz do problema, assim como um mecânico abre o capô de um carro e aperta um parafuso solto?

Agora, o mesmo time que implantou os eletrodos no cérebro de Murphy está na metade de uma pesquisa de cinco anos e 65 milhões de dólares patrocinada pela Defense Advanced Research Projects Agency para usar a mesma tecnologia para encarar algumas das doenças psiquiátricas mais complicadas da literatura. O objetivo é ambicioso. A DARPA está apostando que o time de pesquisadores que está patrocinando na Mass. General e UCSF consiga descobrir terapias funcionais não para apenas uma doença, mas muitas ao mesmo tempo. E, ao desenvolver tratamentos para esquizofrenia, distúrbio de estresse pós-traumático, ferimento cerebral traumático, transtorno de personalidade limítrofe, ansiedade, vício e depressão, no caminho seu trabalho também visa remodelar completamente como nós abordamos as doenças mentais para dar nova luz a como elas funcionam em nosso cérebro.

“Esse é um afastamento radical do tratamento tradicional neuropsiquiátrico”, disse Justin Sanchez, diretor do Escritório de Tecnologias Biológicas do DARPA. “Nós estamos falando sobre ir diretamente ao cérebro para tratar as pessoas. Isso é transformador.” Infelizmente, não é tão simples quanto parece.

“Nós estamos falando sobre ir diretamente ao cérebro para tratar as pessoas.”

Para começar, doenças psiquiátricas são complicadas e muitas vezes não tão bem entendidas em termos de onde elas existem no cérebro. Durante mais de uma década, o estímulo cerebral profundo foi usado em pacientes com doença de Parkinson, mas visar o córtex motor do cérebro para controlar o violento tremor causado pela doença é bem menos complicado do que visar, digamos, uma depressão. Um diagnóstico de desordem de depressão severa requer que uma pessoa exiba cinco a nove sintomas, mas duas pessoas podem estar deprimidas e ter quase nenhum sintoma em comum. Isso significa que, para essas duas pessoas, tratar a depressão com estímulo cerebral profundo pode precisar de estímulo em regiões completamente diferentes do seu cérebro. E ainda existem discordâncias sobre quais regiões são essas.

Também existem as questões éticas em volta de tecnologias cerebrais que o estímulo cerebral profundo pode inspirar. Inserir um chip no cérebro de alguém para mediar seu circuito cerebral mudaria sua identidade? Poderia, eventualmente, levar à capacidade de simplesmente nos tratarmos quando estivermos tristes, como uma versão tecnológica do soma de Aldous Huxley? Você poderia usar um dispositivo desses para hackear o cérebro de alguém? Controlá-los? Melhorá-los? Seria potencialmente perigoso nas mãos erradas?

Surgiram rumores de que o verdadeiro objetivo da DARPA nessa pesquisa toda é criar super soldados melhorados. A agência tem diversas outras interfaces de computadores cerebrais, que buscam não apenas chips para tratar doenças mentais, mas também recuperar memórias e movimento de soldados feridos em batalha. Um livro de 2015 sobre a história da DARPA, “O Cérebro do Pentágono”, sugere que os cientistas do governo esperam que implantar chips em soldados possa eventualmente destravar os segredos da inteligência artificial e nos permitir dar às máquinas o tipo de raciocínio de alto nível de que nós, humanos, somos capazes, ou permitir aos soldados realizarem proezas como controlar guerras apenas com seus cérebros. A DARPA, no entanto, tem mantido que seu principal objetivo é desenvolver terapias para os muitos milhares de soldados e veteranos com cérebros feridos.

Raio-x da cabeça de um macaco no qual o neurocientista Jose Delgado implantou eletrodos nos lobos frontais e no tálamo. Imagem: Physical Control of the Mind por Jose Delgado.

Murphy esteve entre os primeiros pacientes de doença mental a serem tratados usando estímulo cerebral profundo, mas a ideia de podermos usar os sinais elétricos para consertar nossas conexões danificadas não é nova. Nos anos 1970, um neurocientista da Universidade de Yale chamado Jose Delgado implantou eletrodos equipados com rádio — ele os chamou de “stimoceivers” — em gatos, macacos, touros e até humanos. Seu trabalho mostrou que estimular eletricamente o cérebro pode produzir movimento e ocasionalmente até emoções.

Em um experimento famoso, Delgado agitou o lobo temporal de uma jovem mulher epiléptica enquanto ela calmamente tocava um violão, causando nela uma reação violenta em que a paciente quebrou o violão na parede com raiva. Menos sensacional mas mais promissor para propósitos clínicos foi a pesquisa que Delgado fez que mostrou que estimular uma parte do cérebro humano na região límbica chamada septo poderia evocar uma euforia forte o bastante para contra atacar a depressão e até mesmo a dor.

Em 1970, a The New York Times Magazine chamou Jose Delgado de um “profeta apaixonado de uma nova ‘sociedade psicocivilizada’, cujos membros influenciariam e alterariam suas próprias funções mentais”. Eles também chamaram isso de “assustador”. Seu trabalho eventualmente ficou coberto de controvérsias. Estranhos os acusaram de secretamente implantar ‘stimoceivers’ em seus cérebros. Delgado, que era espanhol, deixou os EUA logo após as audiências no congresso nas quais ele foi acusado de desenvolver dispositivos de controle mental “totalitários”. Seu trabalho foi arquivado nas gavetas da história.

Médicos observaram que aumentar a quantidade de estímulo elétrico em seu cérebro resultou nele “ansiosamente agachar em um canto, cobrir sua cara com suas mãos” e falar “com uma voz infantil bem aguda”.

Tentativas mais recentes de estímulo cerebral profundo começaram em 1987, quando o neurocirurgião francês Alim Louis Benabid se preparou para remover um pedaço do tálamo de um paciente que sofria de tremores severos, uma prática comum à época que visava acalmar áreas problemáticas do cérebro ao cirurgicamente danificá-las. Enquanto vasculhava o tálamo para se assegurar de que ele não iria remover algo importante, sem querer descobriu que pequenos choques elétricos poderiam parar os tremores, sem causar dano cerebral. Um pouco mais de uma década depois, a U.S. Food and Drug Administration aprovou o estímulo cerebral profundo para uso em pacientes com Parkinson. Hoje, existem mais de 100 mil pacientes de parkinson com pequenos chips em seus cérebros para controlar seus sintomas. O Parkinson continua sendo o uso mais comum do estímulo cerebral profundo. Em 2009, o FDA aprovou uma exceção humanitária para permitir que pacientes com transtorno obsessivo compulsivo grave também possam receber implantes. Todos os outros usos do estímulo cerebral profundo são considerados experimentais.

Estudos de caso de pacientes que receberam o tratamento mostraram que esses implantes às vezes vêm com sérios efeitos colaterais.

Em um estudo de caso, um homem de 43 anos sofrendo de síndrome de Tourette debilitadora recebeu um implante. Seu médico visou as áreas do cérebro reconhecidas como seguras para o tratamento e úteis para curar os ataques. E funcionou. Mas um ano depois da operação, ele começou a se dissociar de seu eu anterior. Médicos observaram que aumentar a quantidade de estímulo elétrico em seu cérebro resultou nele “ansiosamente agachar em um canto, cobrir sua cara com suas mãos” e falar “com uma voz infantil bem aguda”. Quando diminuído, ele voltava ao normal, com pouca memória do que havia acontecido. Um estudo de 2015 de casos usando o implante para tratar Tourette descobriu que pacientes de Tourette parecem ser mais propensos a ter complicações, mas por fim concluiu que o tratamento parece promissor, citando sucessos.

Outro estudo apontou que 20% a 29% dos pacientes de Parkinson relataram experienciar uma imagem corporal alterada por causa do implante cerebral, dizendo aos pesquisadores coisas como “eu me sinto como uma máquina”.

Estimular uma parte do cérebro humano na região límbica poderia evocar uma euforia forte o bastante para contra atacar a depressão, e até mesmo a dor.

Em alguns casos, o estímulo cerebral profundo parece trazer efeitos colaterais como o declínio da fluência de palavras e memória verbal, depressão, aumento de tendências suicidas, ansiedade e mania. Em outros casos, como em Murphy, no entanto, parece não ter ocorrido nenhuma mudança de personalidade.

Um argumento comum é que o estímulo cerebral profundo, diferentemente da lobotomia, pode simplesmente ser desligado ao parar a corrente elétrica indo para o cérebro. Um paciente sempre pode deixar a bateria acabar. Mas algumas provas sugerem que na verdade ele causa efeitos irreversíveis a longo prazo, como danificar tecido cerebral. A extensão total desses efeitos ainda é desconhecida.

Para pacientes como Murphy, para quem a depressão é destruidora de vidas, esses riscos podem ser uma troca válida. Mas interesse em usar os implantes para tratar todos os tipos de condições está crescendo. Além de distúrbios como depressão e Tourette, ele foi usado para tratar dor crônica, dores de cabeça, obesidade mórbida e até cãibra dos escritores que não responderam a outros tratamentos. O controverso neurocirurgião italiano Sergio Canavero defendeu o uso de psicocirurgias como o estímulo cerebral profundo em criminosos e viciados em drogas, argumentando que “comportamento psicopático é um fenômeno puramente biológico e pode ser induzido”.

“Com qualquer tratamento de qualquer doença cerebral, corremos o risco de tentar tornar todos iguais e tratar qualquer variação da norma como uma doença”, Karen Rommelfanger, uma neuroética da Emory, disse ao Gizmodo. “Nós queremos ter um pensamento mágico. Mas nós vamos erradicar a depressão? Não, e não devemos. Ser um humano significa o espectro total da experiência.”

Médicos que tratam pacientes com condições incuráveis defendem o ponto que o estímulo cerebral profundo é um tratamento necessário somente sendo usado em pacientes como um último recurso. Muitos neuroéticos, no entanto, rebatem que seus efeitos negativos ainda são pouco estudados e geralmente são mitigados tanto na literatura acadêmica quanto na imprensa.

“20% a 29% dos pacientes de Parkinson relataram experienciar uma imagem corporal alterada por causa do implante cerebral, dizendo aos pesquisadores coisas como “eu me sinto como uma máquina.”

“É o extremo nós termos um tipo de neuro-eugenia com apenas um cérebro correto? Bem, sim”, disse Rommelfanger. “Nós já estamos nos movendo no caminho certo enquanto sociedade como um todo. É nisso que a cultura de consumo se apoia.”

Na verdade, nesse ponto é difícil saber o que pode acontecer. Gage é muitas vezes apontado como um mau exemplo do que pode acontecer quando se mexe com o cérebro. Mas pesquisas históricas recentes começaram a sugerir que, eventualmente depois de seu acidente, ele começou a voltar à vida humana comum, com a personalidade esquisita e tudo. Um cientista que o estudou através de sua vida observou que ele “na verdade recuperou suas faculdades de corpo e mente”. Um livro recente sobre Gage sugere que, através das gerações, sua história tem sido embelezada para contar a lenda de um homem que sofreu dano cerebral e viu sua humanidade apagar. Na verdade, pode ser a história da incrível habilidade do cérebro se curar.

Talvez um risco mais imediato, no entanto, seja que o estímulo cerebral profundo simplesmente não será tão efetivo quanto nós sonhamos.

Macacos nos quais o neurocientista Jose Delgado implantou eletrodos. IMAGEM: Physical Control of the Mind por Jose Delgado.

O Dr. Emad Eskandar, neurocirurgião do Mass. General e um dos principais pesquisadores do projeto da DARPA, tem trabalhado em usar o estímulo cerebral profundo para tratar doenças há mais de uma década. Ele foi um dos responsáveis em implantar os dois eletrodos em Liss Murphy em 2006. Mas por mais que para Murphy e muitos outros pacientes o tratamento pareça ter funcionado, uma análise clínica revelou que o procedimento tem um efeito placebo significativo. Em um estudo com 30 pessoas conduzido em meados dos anos 2000, participantes que receberam o estímulo cerebral profundo não melhoraram em uma taxa muito maior do que aqueles que não passaram pelo procedimento, e a FDA parou com o estudo.

Eskandar disse-me que eles eventualmente perceberam que estavam pensando errado sobre todo o procedimento. “Depressão não é só uma coisa”, ele afirmou. “Parece óbvio em retrospecto, mas na época não era.”

Esse foi o momento “eureca” que os conduziu a reestruturar sua pesquisa completamente. Ao invés de tentar tratar um diagnóstico psiquiátrico, como depressão, eles decidiram focar em tratar sintomas específicos que a pessoa exibia.

“É muito mais tangível para nós medir as coisas como ‘você é flexível cognitivamente ou rígido? Você é emocionalmente estanque?”, disse.

Depois de dois anos, seu trabalho identificou padrões de atividade em certas áreas do cérebro que pareciam se relacionar com particularidades específicas, mas eles ainda precisam encontrar exatamente qual é a frequência certa a ser visada.

“Depressão não é só uma coisa… É muito mais tangível para nós medir as coisas como, ‘você é flexível cognitivamente ou rígido? Você é emocionalmente estanque?’”

Uma revelação recente no Mass. General foi que flexibilidade cognitiva, tomada de decisões e evitar aproximação, traços associados com vários distúrbios, todos se localizam em uma parte central do cérebro conhecida como corpo estriado. Felizmente, era uma região do cérebro que sabiam que era segura para o estímulo elétrico.

Alguns traços, no entanto, são mais fáceis de localizar em um cérebro do que em outros. Impulsividade, por exemplo, um dos maiores traços para pessoas viciadas, é mais fácil de localizar do que sintomas como fadiga ou dor física.

“A visão ampla é que nós temos dados muito bons para localizar os domínios que estamos tratando”, disse Darin Dougherty, psiquiatra do Mass. General e colaborador de longa data de Eskandar. Em frente, no entanto, provavelmente serão anos de pequenos ajustes.

O segundo desafio que vão encarar, além de descobrir onde focar no cérebro, será desenvolver um plano para como melhor estimular aquele ponto.

O implante de Murphy é o que é conhecido como um “circuito aberto”. Seus eletrodos mandam sinais para seu cérebro, mas o cérebro não manda sinais de volta. Seu implante funciona em certas formas como uma droga, enviando um sinal, estímulo elétrico contínuo, embora um esteja focado em uma área específica do cérebro.

Com esperança de focar mais precisamente no cérebro, o time do Mass. General convidou o Drapers Lab, de Boston, para desenvolver um “circuito fechado” para substituir o sistema anterior. Um sistema de circuito fechado trabalharia de maneira muito mais parecida com o cérebro, tanto enviando quanto recebendo informação de diversas áreas do cérebro de uma forma mais natural e dinâmica. Isso permitiria aos eletrodos só dispararem um sinal quando necessário, o que significa que pacientes só receberiam o tratamento quando seus cérebros estivessem mandando os sinais responsáveis por comportamento não desejado.

“O que está se transformando na coisa mais importante para nós é o tempo”, disse Alik Widge, engenheiro responsável pelo projeto de estímulo cerebral profundo. “Se você acerta a região correta no momento exato, você pode ativar uma decisão. A ideia é saber quanto o cérebro está no estado certo.”

Em novembro passado, visitei o Mass. General, onde Widge me mostrou a máquina do tamanho de uma geladeira que continha os algoritmos por trás da tecnologia de estímulo cerebral profundo. O Drapers Lab precisará descobrir um jeito de encaixar esses complexos algoritmos em um dispositivo menor do que um celular.

“Se você acerta a região correta no momento exato, você pode ativar uma decisão. A ideia é saber quanto o cérebro está no estado certo.”

Com o novo sistema, a unidade inteira, incluindo baterias recarregáveis, seria implantada na parte de trás do crânio. O implante conteria cinco eletrodos, com 64 pontos de contato permitindo que eles mirassem no cérebro com uma especificidade geográfica incrível. Esses eletrodos vão colher dados do cérebro, processá-los e então administrar a dose apropriada de estímulo de acordo.

Em janeiro, a FDS deu a aprovação necessária para o time do Mass. General conectar um protótipo em um paciente. Até o momento, ele tem o tamanho de um tijolo, grande demais para ser implantado permanentemente. O plano é conectar ele ao paciente e testá-lo temporariamente, no começo durante algumas horas, e eventualmente durante alguns dias. O objetivo é que, até o fim do contrato de cinco anos com a DARPA, eles tenham tanto um dispositivo quanto um protocolo prontos para serem testados em um teste clínico da FDA.

Widge contou-me que imagina que seu dispositivo um dia seja sofisticado o bastante para que pacientes possam controlar alguns ajustes via aplicativo, dando-lhes controle sobre quanto auxílio psiquiátrico eles recebem no dia a dia.

Ouvindo pacientes como Murphy descreverem sua experiência, uma luz repentina, um raio imediato de conforto, é difícil não pensar se, ao alterar os circuitos de uma pessoa, nós também não estamos alterando algo em sua essência.

Murphy, no entanto, não concorda. Ela na verdade acha o termo “ciborgue” ofensivo. “As pessoas acham que, quando você tem algum implante, isso muda quem você é”, ela me disse. “É como outra parte do corpo. É uma parte minha. O dispositivo não mudou nada de quem eu sou.”