Como o cérebro de macacos amputados se altera ao controlarem braços robóticos

Hoje em dia, não é surpresa alguma ouvir falar de primatas controlando um braço robótico com seus cérebros — até mesmo humanos com paralisia já o fizeram. Mas como um cérebro precisaria se adaptar se tivesse perdido um de seus membros?

Uma nova pesquisa, conduzida por cientistas de diversas universidades nos Estados Unidos, encaixou uma interface cérebro-máquina de controle de braço robótico em alguns macacos rhesus. Todos os símios pesquisados perderam um de seus braços por motivos terapêuticos anos antes da pesquisa — dois deles ainda como bebês macacos, antes que seus braços se desenvolvessem completamente. Os cientistas puderam ver a mudança no cérebro em resposta ao aprendizado de como usar os membros.

“Demonstramos, com sucesso, que aprender a usar uma interface cérebro-máquina controlada corticalmente para executar uma tarefa complexa e sequencial é possível em animais cronicamente amputados”, escreveram os autores no estudo publicado nesta segunda-feira (27), na Nature Communications.

Os pesquisadores implantaram uma série de eletrodos na parte do cérebro que controla os membros superiores dos macacos, o córtex motor, tanto no mesmo lado quanto no lado oposto do membro amputado (o lado oposto é que teria controlado o braço se ele estivesse lá).

A equipe aleatoriamente designou um conjunto de células cerebrais para controlar os movimentos de esticar e agarrar do braço, então treinaram os macacos para usar os braços em dez a 20 sessões. Embora o macaco com o implante no lado oposto do cérebro em relação ao membro amputado tenha entendido como usar o braço mais rapidamente, ambos os grupos de macacos, em algum momento, pegaram o jeito da coisa. Mas, mais importante, a composição física do cérebro mudou conforme os macacos amputados aprenderam a controlar o membro artificial.

“O animal amputado tinha pouquíssimas conexões (entre neurônios)”, disse o autor do estudo Karthikeyan Balasubramanian, pesquisador da Universidade de Chicago, em entrevista ao Gizmodo. “Conforme ele aprendia, a rede se tornava mais e mais densa.” O não amputado teve que desativar algumas de suas conexões de neurônios antes que pudesse controlar o membro, disse o pesquisador. Os dados também indicaram que ambos os grupos de macacos teriam se saído melhor com mais treinamento.

O pesquisador brasileiro Miguel Nicolelis, da Universidade Duke, não ficou impressionado com o estudo. Ele sentiu que ele “não fez nenhuma nova contribuição significativa ao campo das interfaces cérebro-máquina”, de acordo com um email. Nicolelis apontou que pesquisas anteriores já demonstraram que tal tarefa era possível com métodos menos invasivos. Mas o professor da Universidade de Chicago e também autor do estudo Nicholas Hatsopoulos explicou que o estudo usou métodos invasivos que poderiam potencialmente oferecer um controle melhor da prótese de braço. Além disso, os pesquisadores observaram os mesmos neurônios mudarem ao longo de um período de 40 dias, conforme os macacos aprendiam a usar o dispositivo.

Independentemente disso, o estudo fortalece o crédito do fato de que o cérebro reorganiza seus neurônios, como parece fazer nesse estudo. E talvez esse conhecimento possa ajudar amputados a controlarem braços robóticos com um dispositivo cerebral como o da pesquisa.

[Nature Communications]