Mão biônica pode sentir objetos e ‘conversar’ com o cérebro em tempo real

Mão biônica pode sentir objetos e ‘conversar’ com o cérebro em tempo real

Herton Escobar

05 Fevereiro 2014 | 18h07

FOTO: Mão biônica desenvolvida pelo projeto. Crédito: Lifehand2/Patrizia Tocci

Herton Escobar / O Estado de S. Paulo

(Atualizado às 20h)

Imagine uma mão biônica, feita de plástico, com sensores conectados diretamente ao seu sistema nervoso, capaz não só de abrir e fechar os dedos, mas de sentir realisticamente o formato e a consistência de objetos; e transmitir essas informações para o seu cérebro em tempo real, da mesma forma que uma mão biológica de verdade.

É o que inventaram pesquisadores europeus, segundo um trabalho publicado na edição desta semana de revista Science Translational Medicine. Em mais um avanço importante no desenvolvimento de tecnologias de interface cérebro-máquina (ICM) voltadas para a reabilitação de pessoas lesionadas, eles criaram uma prótese manual capaz de “conversar” com o sistema nervoso e restaurar a sensação de tato a um amputado que perdeu a mão num acidente com fogos de artifício dez anos atrás. Seu nome: Dennis Aabo Sorensen.

Equipada com sensores nas pontas dos dedos e conectada ao sistema nervoso do paciente por meio de eletrodos implantados cirurgicamente em dois nervos preservados do antebraço (o ulnar e o mediano), a mão biônica é capaz de trocar informações táteis e motoras com o cérebro em tempo real, num sistema bidirecional.

Os sinais eletrônicos captados pelos sensores nos dedos são “traduzidos” (codificados) por um computador externo e retransmitidos para o sistema nervoso na forma de impulsos elétricos que o cérebro consegue entender como informações táteis – por exemplo, sobre o formato, tamanho e a consistência do objeto que está sendo tocado. O cérebro, então, envia os comandos necessários de volta para o nervos do braço – por exemplo, ordenando à mão que “aperte mais” ou “aperte menos” um determinado objeto para segurá-lo mais adequadamente. (Imagine, por exemplo, a diferença entre segurar um copo de plástico descartável e um copo de vidro.)

Esses impulsos nervosos que voltam do cérebro são captados por eletrodos na pele que registram a atividade elétrica dos músculos do coto (a parte remanescente do braço), decodificados pelo computador e retransmitidos para a mão biônica na forma de comandos eletrônicos que a prótese entende como comandos motores.

Tudo isso, claro, ocorre “instantaneamente”, numa fração de segundo. Assim, Sorensen pôde ajustar a força e os movimentos dos dedos da mão biônica em tempo real, de acordo com as características de cada objeto – que ele conseguiu sentir como se os estivesse tocando com uma mão de verdade.

Em vários testes realizados ao longo de quatro semanas num hospital de Roma, ele foi capaz de distinguir entre vários objetos de formato e consistência diferentes, e ajustar a força da mão e o posicionamento dos dedos da maneira mais adequada ao manuseio de cada um. Ele conseguiu sentir, por exemplo, a diferença entre uma laranja e uma bola de baseball; e entre um cilindro de madeira e uma pilha de copos plásticos descartáveis. Tudo puramente pelo tato “artificial” proporcionado pela mão biônica (os olhos de Sorensen ficavam vendados e seus ouvidos, bloqueados por fones, para garantir que as informações sensoriais dos objetos recebidas por seu cérebro eram exclusivamente táteis, e não visuais ou auditivas).

Assista a um vídeo dos experimentos: http://youtu.be/QtPs8d4JbwY

O estudo foi coordenado por pesquisadores do Instituto BioRobotics, na Itália, e da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

Impressão. A pesquisadora brasileira Claudia Vargas, coordenadora do Núcleo de Pesquisas em Neurociências e Reabilitação da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), considerou o estudo “sensacional”. “Do ponto de vista conceitual, o fato de que informações sensoriais são importantes para o controle de movimento é algo sabido. Implementar isso na forma de uma tecnologia robótica capaz de traduzir essas informações sensoriais em movimentos controlados neurologicamente em tempo real, porém, é algo sem precedentes”, disse ela ao Estado. “O ganho funcional que o paciente pode ter com uma prótese dessas é enorme.”

As pesquisas com neuropróteses vem avançando rapidamente nos últimos anos, e já há modelos sofisticados no mercado que permitem a amputados controlar os movimentos de pernas, braços e mãos sintéticas por meio de sensores neuromusculares. Porém, de forma muito mais limitada do que a proposta neste novo trabalho.

O grande diferencial é justamente essa capacidade da prótese de “sentir” os objetos e transmitir essas informações táteis para o cérebro da pessoa. “A prótese passa a ser um instrumento sensorial, não apenas motor”, explica Claudia, que pesquisa a plasticidade do sistema nervoso associada a amputações e lesões neuronais. Nas próteses atuais, o amputado ajusta a força da mão com base em informações visuais — por exemplo, se ele nota visualmente que está apertando um objeto forte demais.

Apesar dos resultados promissores da nova prótese, os pesquisadores ressaltam que trata-se de uma tecnologia ainda totalmente experimental, testada em apenas uma pessoa até agora, e que ainda há um longo caminho de testes e experimentos a ser percorrido até que se possa pensar em colocá-la no mercado. Os desafios biológicos, tecnológicos e de engenharia ainda são significativos.  Todo o hardware de computadores utilizado no estudo, por exemplo, precisará ser miniaturizado para que a mão biônica tenha alguma utilidade prática para o usuário comum.

FOTO: O amputado Dennis Sorensen testa movimentos da mão biônica, enquanto pesquisadores assistem aos sinais registrados pelo computador numa tela. Crédito: Lifehand2/Patrizia Tocci

INFOGRÁFICO de Rubens Paiva/Estadão

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