Cientistas desenvolvem método para pacientes amputados sentirem a prótese

Mãos prostéticas têm se tornado cada vez mais sofisticadas. Muitas podem recriar a forma complexa e detalhes das juntas e dedos, enquanto próteses energizadas permitem movimentos independentes e conscientes. Mas um novo estudo publicado nesta quarta-feira (14) na Science Translational Medicine oferece uma ideia do futuro dessa tecnologia: mãos artificias que podem de fato serem sentidas como um membro vivo conforme elas se movem.

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Os pesquisadores recrutaram pessoas com amputações que passaram por cirurgias para reconfigurar certos músculos e nervos sensoriais nos arredores do membro amputado, permitindo a eles controlar suas próteses por sinais intuitivos do cérebro (pensamentos) enviados aos nervos adaptados.

Em uma série de experimentos envolvendo três destes pacientes, os pesquisadores acoplaram dispositivos que geravam vibrações próximas a músculos específicos da área amputada. Quando o dispositivo era ligado, estas vibrações criavam um senso ilusório de cinestesia – uma sensibilização de movimento autoconsciente – na mão prostética conforme a pessoa efetuada tarefas com ela, tanto em um ambiente virtual de simulação e no mundo real. Os voluntários possuíam amputações na região do cotovelo e amputações de braço inteiro.

O experimento não apenas os deixou “sentir” a mão conforme eles a abriam e fechavam, mas a intuição restaurada permitia a eles efetuar tarefas sem precisar constantemente olhar para o membro. E juntamente da visão, deu a eles um melhor controle motor de suas próteses.

“Nós pré-posicionamos nosso punho quando vamos segurar alguma coisa – movemos nossa mão e a espaçamos quando estamos prontos para segurar uma taça de vinho sem nem mesmo pensar sobre isso”, disse o autor Paul Marasco, engenheiro biomédico na Cleveland Clinic e chefe do Laboratório de Integração Biônica, ao Gizmodo. “Nós pudemos providenciar aos indivíduos com quem trabalhamos a sensação que eles poderiam mover a mão em locais específicos sem nem mesmo olhar para ela e efetuar a ação tão bem quanto pessoas com os membros intactos”.

Cientistas sabem que vibrações musculares podem criar este mesmo tipo de ilusão em partes do corpo humano desde pelo menos a década de 1970, disse Maraco. Mas enquanto a equipe dele vem trabalhando na exploração dessa ilusão para usá-la em tecnologias prostéticas há pelo menos três anos, eles ainda se impressionam em quão potente e consistente ela foi com os pacientes amputados.

“Nós pensamos que se isso funcionava da maneira que funciona em pessoas fisicamente aptas, conseguiríamos ativar uma ou duas juntas; pegaríamos o pulso – algo básico”, ele disse. “Mas o que descobrimos foram estas complexas sinergias de dígitos múltiplos, onde a mão inteira se movia e o paciente sabe para onde os dedos se movimentam e o que estão fazendo, e eles adotam interessantes formatos de punho. Fomos totalmente surpreendidos”.

Questionado sobre a possibilidade dessa tecnologia um dia ser vastamente adotada, Marasco aponta que os cientistas puderam criar a ilusão em pacientes em diferentes laboratórios.

A pesquisa também pode oferecer algumas ideias sobre a nossa percepção de realidade. Cientistas descobriram que existem dois componentes relacionados de autopercepção, criados por complexas interações das informações sensoriais que nossos cérebros recebem. Existe a sensação que nossos movimentos são feitos intencionalmente (um senso de controle) e existe a sensação que nossos corpos são nossos (um senso de manifestação). Os pacientes de fato sentiram que estavam controlando a mão, mas nunca sentiram que a mão era “deles”. Essa descoberta sugere que o controle e a manifestação não são criados pelo mesmo mecanismo, diz Marasco.

Controle

A pesquisa é uma das primeiras a abordar cinestesia em tecnologias prostéticas, explica Marasco. E desde o seu início, eles já obtiveram melhoras tangíveis.

“Muita potência é necessária para vibrar estes grandes músculos na frequência necessária para gerar a vibração que cria a ilusão”, ele diz. “Mas nós fomos de um sistema de vibração robótica do tamanho de uma lata de refrigerante para uma um pouco maior que uma caixa de fósforo. E ela ainda tem a mesma potência, mas ela funciona com bateria e pode ser acoplada diretamente na prótese”.

Entretanto, senso de controle é apenas uma parte da receita necessária para criar membros semelhantes aos reais. A equipe de Marasco está tentando eliminar o vão entre outras tecnologias emergentes.

“Fizemos experimentos no processo de executar toque, movimento e controle motor, todos simultaneamente, em um mesmo braço”, ele diz. Então quando eles pensam em mover o braço, sentem que ele se move pelo ambiente e então seguram em algo, sentem o toque como se fosse deles. Essa é a próxima parte disso, integrar essas peças em uma”.

Hoje, mais de 10% das pessoas com membros superiores amputados rejeitam suas próteses, geralmente porque elas não são confortáveis ou essenciais. E conforme membros prostéticos se tornam mais intrincados e efetuam funções sem esforços da pessoa, cientistas como Marasco se preocupam que os pacientes podem se tornar mais propícios a rejeitá-los, já que se pareceriam mais artificiais. Mas a ilusão da sensação pode acalmar estes pacientes.

“Existe uma real desconexão quando as pessoas possuem qualquer tipo de máquina ou computador autônomo com elas o tempo todo”. Este desconforto não existe quando as pessoas precisam cooperar umas com as outras, conforme explica Marasco.“E é aí que pessoas com próteses estão presas”.

“Acreditamos que se pudermos entrar neste sistema e providenciar estas pessoas com um senso de controle e domínio para que o seu cérebro reconheça o dispositivo como parte humana, poderemos superar estas barreiras entre os dois membros”, adicionou.

Marasco e sua equipe também planejam explorar se a pesquisa poderia ser usada para ajudar pacientes de derrame e com a coluna cervical danificada com problemas sensoriais.

Imagens: Cleveland Clinic Center for Medical Art & Photography (Cleveland Clinic)

[Science Translational Medicine]