Eletrônica

Interface cerebral magnética permite que pacientes movam-se livremente

Interface cerebral magnética permite que pacientes movam-se livremente
A pesquisadora joga pingue-pongue enquanto o aparelho lê seus sinais neurais com precisão de milissegundos. A "decoração" na parede são as bobinas de isolamento (ver texto). [Imagem: Wellcome Trust]

Interfaces neurais

Os aparelhos "controlados pela mente", com interfaces cujas entradas são sinais neurais, têm ganho bastante espaço na mídia, mas, em termos práticos, a tecnologia ainda está engatinhando.

Os conhecidos capacetes com eletrodos, por exemplo, são baseados em exames de eletroencefalografia, mas não conseguem ir além de alguns sinais mais fortes porque o ruído é grande demais - isso exige, por exemplo, que a pessoa fique parada como uma estátua.

Uma alternativa é a leitura não de sinais elétricos, mas magnéticos.

As células cerebrais funcionam e se comunicam produzindo correntes elétricas. Essas correntes geram minúsculos campos magnéticos detectáveis fora da cabeça. Esta é a base da magnetoencefalografia, que mapeia a função cerebral medindo esses campos magnéticos, o que permite fazer uma imagem milissegundo por milissegundo de quais partes do cérebro estão envolvidas quando realizamos tarefas diferentes, como falar ou nos movermos.

Os inconvenientes são que um aparelho de magnetoencefalografia pesa meia tonelada, já que a tecnologia exige que os sensores magnéticos estejam resfriados a -269º C, e o paciente deve igualmente ficar imóvel.

Sensor neural magnético

Agora, uma equipe da Universidade College de Londres criou o primeiro capacete de magnetoencefalografia que permite que a pessoa mova-se naturalmente, além de melhorar a qualidade dos sinais lidos.

O aparelho conseguiu medir a atividade cerebral enquanto os voluntários faziam movimentos naturais, incluindo balançar a cabeça, alongar-se, beber chá e até jogar pingue-pongue.

Para isso foram usados sensores que não precisam ser resfriados porque não dependem de materiais supercondutores, funcionando a temperatura ambiente. Esses dispositivos, que a equipe chama de "sensores quânticos", são magnetômetros atômicos conhecidos como SERF (spin exchange relaxation-free).

Como são pequenos e operam a temperatura ambiente, os sensores podem ser postos em contato direto com o crânio. Essa proximidade muito maior do cérebro, em comparação com os magnetômetros SQUID usados nos equipamentos médicos atuais, tornou possível alcançar uma sensibilidade inédita até agora.

Os pesquisadores esperam que este novo scanner melhore a pesquisa e o tratamento de pacientes que não podem usar os scanners de magnetoencefalografia tradicionais, como crianças com epilepsia ou pacientes com distúrbios neurodegenerativos, como a doença de Parkinson.

Os aparelhos controlados pelo pensamento vão ter que esperar um pouco porque os sensores quânticos somente funcionam a temperatura ambiente quando o campo magnético da Terra é reduzido em um fator de cerca de 50.000. Para isso, a equipe desenvolveu bobinas eletromagnéticas especiais, que ajudam a reduzir o campo da Terra ao redor do capacete neural. Essas bobinas - vistas à direita na foto acima - foram projetadas especificamente para alojar-se em ambos os lados do paciente e perto das paredes da sala, para garantir que o ambiente do scanner não se torne claustrofóbico demais.

Bibliografia:

Moving magnetoencephalography towards real-world applications with a wearable system
Elena Boto, Niall Holmes, James Leggett, Gillian Roberts, Vishal Shah, Sofie S. Meyer, Leonardo Duque Muñoz, Karen J. Mullinger, Tim M. Tierney, Sven Bestmann, Gareth R. Barnes, Richard Bowtell, Matthew J. Brookes
Nature Physics
DOI: 10.1038/nature26147




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