Uma mulher cega vê formas simples e letras com implante cerebral

Um novo implante cerebral baseado em microeletrodos intracorticais é capaz de induzir a percepção de formas e letras em uma pessoa cega. Um estudo da Universidade Miguel Hernández de Elche (UMH) demonstrou que o implante no cérebro humano deste microdispositivo pode ser realizado com segurança e que a estimulação direta do córtex cerebral produz percepções visuais com uma resolução muito maior do que foi alcançada até a presente data.

A estimulação produzida pelo microdispositivo desenvolvido pelos cientistas gera percepções visuais com resolução muito maior do que a obtida até hoje.

O grupo Neuroengineering Biomedical group from UMH, liderado pelo professor de Biologia Celular Eduardo Fernández Jover, publicou os resultados do experimento no Journal of Clinical Investigation.

Em dezembro de 2020, esse mesmo grupo realizou um experimento semelhante pela primeira vez, estimulando o córtex visual de primatas.

Nesse caso, foi utilizado um implante com mais de mil eletrodos que permitia aos animais perceber formas, movimentos e letras. No entanto, os animais não eram cegos.

A voluntária, uma mulher de 57 anos, completamente cega há mais de 16 anos, conseguiu perceber letras e identificar a silhueta de alguns objetos.

“Esse trabalho vai um pouco além. Há mais de 16 anos implantamos [os microeletrodos] no cérebro de uma pessoa totalmente cega”, afirma Fernández, que integra o Centro de Rede de Pesquisas Biomédicas de Bioengenharia, Biomateriais e Nanomedicina.

Esta é a primeira vez que um implante cerebral deste tipo é realizado em uma pessoa cega e os resultados são muito encorajadores para o desenvolvimento de uma neuroprótese visual que pode ajudar pessoas cegas ou com baixa visão residual a melhorar sua mobilidade e até uma forma mais ambiciosa de perceber o ambiente que os cerca e nele se orientar, afirma o professor.

No entanto, Fernández acrescenta que, embora os resultados deste e de outros estudos sejam muito promissores, ainda existem muitos problemas a serem resolvidos e, portanto, é muito importante avançar aos poucos e não criar falsas expectativas, pois, por enquanto, esta é apenas uma investigação em andamento.

Resultados encorajadores

Durante seis meses, os pesquisadores realizaram diversos experimentos nos quais a voluntária tinha que tentar reconhecer letras, a posição dos estímulos, a forma de diferentes objetos. Estas foram repetidas várias vezes para observar o aprendizado do córtex visual do participante e observar possíveis mudanças.

O dispositivo implantado é uma pequena matriz tridimensional de 100 microeletrodos para se comunicar com as células cerebrais de forma bidirecional: permite tanto a gravação de sinais elétricos quanto a estimulação do cérebro. É um dispositivo muito pequeno, com apenas 4 milímetros de lado, com eletrodos de 1,5 milímetros de comprimento.

Uma das conclusões do estudo é que não afeta a função do córtex cerebral ou dos neurônios próximos ao implante.

O investigador do UMH explicou que os resultados deste novo estudo mostraram que a implantação e explantação deste tipo de microdispositivos podem ser realizadas em humanos com segurança e que a estimulação eléctrica destes eléctrodos, que penetram no córtex cerebral, é capaz de induzem percepções visuais de maneira confiável e estável com uma resolução muito maior do que a que foi alcançada até agora.

Além disso, acrescenta Fernández Jover, “a quantidade de corrente elétrica necessária para induzir percepções visuais com este tipo de microeletrodos é muito menor do que a exigida com eletrodos localizados na superfície do cérebro, o que se traduz em maior segurança”.

Passe por um processo de aprendizagem

O sistema de estimulação completo inclui uma retina artificial que emula o funcionamento do sistema de visão humana, localizada dentro de óculos convencionais.

A retina artificial captura o campo visual na frente da pessoa e o transforma em trens de impulsos elétricos otimizados para estimular os neurônios do córtex visual.

A retina artificial captura o campo visual na frente da pessoa e o transforma em trens de impulsos elétricos otimizados para estimular os neurônios do córtex visual por meio desses pequenos microeletrodos. "Graças a isso, a pessoa implantada foi capaz de reconhecer vários padrões complexos de estimulação e perceber com precisão as formas e letras", explica o professor da UMH.

Além disso, um processo de aprendizagem ocorre ao longo do tempo, de forma que, com um treinamento adequado, é cada vez mais fácil reconhecer os diferentes padrões.

Para ajudá-la no processo de aprendizagem, os pesquisadores criaram vários videogames, como uma variação do clássico Pac-Man ("Pac-Man") ou um jogo baseado na popular série de televisão Os Simpsons.

Uma necessidade para o futuro

No contexto desta pesquisa, o professor Fernández Jover aponta que o desenvolvimento de neuropróteses cerebrais visuais é uma necessidade para o futuro, uma vez que para muitos cegos não existem tratamentos úteis ou dispositivos de assistência.

Por exemplo, pacientes com doenças retinianas degenerativas muito avançadas ou pessoas com glaucoma grave ou patologias que afetam os nervos ópticos, não podem se beneficiar das próteses retinais modernas que estão sendo desenvolvidas em alguns centros.

Mesmo depois de muitos anos de cegueira total, o cérebro humano ainda é capaz de processar informações visuais.

Nestes casos é necessário enviar informações do meio ambiente diretamente para a parte do cérebro que processa a visão, e os resultados deste estudo, embora preliminares, indicam que isso pode ser possível e que mesmo após muitos anos de cegueira total, o cérebro humano continua sendo capaz de processar informações visuais.

Atualmente, a equipe de pesquisa está recrutando novos voluntários cegos para participarem desses experimentos. Em estudos futuros, eles esperam usar um sistema de codificação de imagens mais sofisticado, capaz de estimular mais eletrodos simultaneamente para reproduzir imagens visuais mais complexas.