Um novo estudo realizado com oito pacientes que haviam perdido os movimentos há anos por lesões na coluna vertebral mostrou que, após terem treinado por 12 meses a utilização de dispositivos robóticos controlados pelo cérebro, todos eles recuperaram parcialmente sensações e controle muscular de seus membros inferiores.
O experimento foi liderado pelo neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, da Universidade de Duke, nos Estados Unidos, e publicado nesta quinta-feira, 11, na revista científica Scientific Reports, do grupo Nature.
Há anos a equipe de Nicolelis trabalha no projeto Walk Again (Andar de Novo), que desenvolve tecnologias de interface cérebro-máquina (ICM) com o objetivo de produzir exoesqueletos (vestes robóticas) e outros dispositivos que possam ser controlados pelo cérebro dos pacientes, para que eles possam recuperar movimentos.
No novo estudo, os cientistas utilizaram um sistema ICM não invasivo denominado eletroencefalografia externa (EGG), controlado por eletrodos instalados sobre o couro cabeludo do paciente, para movimentar exoesqueletos e elementos de realidade virtual.
O objetivo do projeto é permitir que pessoas com lesões na coluna vertebral, sequelas de acidentes vasculares cerebrais possam recuperar a força, a mobilidade e a independência. Mas, com o novo estudo, os cientistas acreditam que o treino de longo prazo com ICMs pode induzir os pacientes a uma recuperação neurológica.
“Nós não poderíamos ter previsto esse resultado clínico surpreendente quando começamos o projeto. O que estamos mostrando nesse artigo é que os pacientes que usaram ICMs por um longo período tiveram avanços em seu comportamento motor, nas sensações táteis e em funções viscerais abaixo da linha da lesão na coluna vertebral”, afirmou Nicolelis, que dirige o Centro Duke de Neuroengenharia.
Os sistemas ICMs estabeleceram comunicação direta entre o cérebro e computadores, ou entre o cérebro e próteses, como membros robóticos. Nicolelis tem trabalhado por cerca de 20 anos para construir sistemas que registram centenas de sinais simultâneos emitidos pelos neurônios, extraindo comandos motores desses sinais e traduzindo-os em movimentos.
Nervos sobreviventes
De acordo com Nicolelis, com treinamentos semanais, o organismo dos pacientes em reabilitação restabeleceu as funções de nervos da coluna vertebral que haviam sobrevivido ao impacto de desastres automobilísticos, quedas e outros traumas que haviam paralisado seus membros inferiores. No início da reabilitação, cinco participantes já estavam paralisados há pelo menos cinco anos. Outros dois já estavam paralisados há mais de uma década.
Uma das participantes que apresentou as mudanças mais expressivas é uma mulher de 32 anos que estava paralisada há 13 anos na época do início do experimento. No início do treinamento, ela não conseguia se levantar usando muletas, mas ao longo do estudo ela se tornou capaz de mover suas pernas voluntariamente enquanto o peso de seu corpo era suportado por uma armadura.
“Um estudo anterior havia mostrado que uma ampla porcentagem dos pacientes diagnosticados com paraplegia completa podem ainda ter alguns nervos espinhais intactos. Esses nervos podem ficar inativos por anos porque não há sinais emitidos do córtex cerebral para os músculos. Com o tempo, o treinamento com a interface cérebro-máquina pode ter reacendido esses nervos. Talvez um pequeno número de fibras tenha permanecido intacto, mas isso foi suficiente para converter sinais da área cortical motora do cérebro para a coluna vertebral”, explicou Nicolelis.
Componentes
O protocolo de treinamento dos pacientes com as ICMs foi composto de vários componentes. Em um deles, os pacientes utilizavam um dispositivo que incluía óculos de realidade virtual, onde era mostrado um avatar tridimensional de uma pessoa. Os cientistas pediam ao paciente que imaginassem movimentos de seus próprios corpos para fazer o avatar andar.
Todos os pacientes aprenderam a usar apenas sua atividade cerebral, registrada pelo EGG, para mover o corpo virtual, que representava um jogador de futebol andando em um estádio. Utilizando um dispositivo batizado de “camisa tátil”, os pacientes também recebiam um fluxo contínuo de estímulos táteis todas as vezes que os pés do avatar tocavam o chão.
Em um segundo componente do treinamento, os pacientes utilizaram um mecanismo robótico de apoio à marcha colocado em uma escada rolante, o que permitiu que eles realizassem movimentos de caminhada, enquanto ficavam suspensos em um arnês. Nesse componente, os pacientes utilizaram o mesmo EGG para produzir os movimentos, enquanto recebiam retorno da “camisa tátil”. O aparelho recebia sinais de sensores de pressão localizados nas pernas e pés dos pacientes, que vibravam em um padrão que refletia os movimentos.
No terceiro componente, os pacientes – também usando os eletrodos EGG e a “camisa tátil” -, operavam um exoesqueleto motorizado controlado pelo cérebro e desenhada para o projeto por uma equipe internacional de robótica. Esse exoesqueleto é a mesma ICM utilizada pelos pesquisadores para realizar uma demonstração na abertura da Copa do Mundo de 2014, em São Paulo, na qual um jovem paraplégico utilizou um exoesqueleto controlado por sinais cerebrais para chutar uma bola no estádio.
“Até agora ninguém havia observado a recuperação dessas funções em pacientes tantos anos após terem sido diagnosticados com paralisia completa”, declarou Nicolelis.
Vários dos pacientes já apresentaram transformações após sete meses de treinamento. Depois de um ano, as sensações e o controle muscular de quatro dos pacientes foi modificada de maneira tão considerável que os médicos mudaram seus diagnósticos de paralisia completa para paralisia parcial, segundo o artigo.
A maior parte dos pacientes apresentou melhora no controle da bexiga e nas funções dos intestinos, reduzindo sua dependência de laxantes e catéteres, segundo Nicolelis. Essas mudanças reduzem o risco de infecções que são altos entre pacientes com paralisia crônica, de acordo com o cientista.