Girinos ciborgues recebem implantes que se incorporam ao seu cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/06/2025

Esquema da implantação gradual dos componentes eletrônicos de malha macia no cérebro do girino.
[Imagem: Liu Lab/Harvard SEAS]

Bioeletrônica

Em um experimento capaz de causar arrepios nos mais sensíveis, cientistas implantaram um chip flexível em girinos, que então cresceram normalmente e se transformaram em sapos, com o chip passando não apenas a fazer parte do animal adulto, mas permitindo monitorar seu cérebro.

Hao Sheng e seus colegas da Universidade de Harvard, nos EUA, primeiro desenvolveram um dispositivo bioeletrônico macio, fino e elástico, e então o implantaram na placa neural do embrião de girino, a estrutura plana em estágio inicial que se dobra para se tornar o cérebro e a medula espinhal do sapo.

Os experimentos demonstraram que o biochip se integra perfeitamente ao cérebro do animal à medida que ele se desenvolve, podendo então ser usado para registrar a atividade elétrica de células cerebrais individuais com precisão de milissegundos. Não foi observado nenhum impacto no desenvolvimento ou no comportamento normal: Todos os embriões viraram girinos saudáveis e pelo menos um deles foi mantido até se transformar em um sapo saudável.

A justificativa dos cientistas para seu experimento é que os "girinos ciborgues oferecem um vislumbre de um futuro no qual mistérios profundos do cérebro poderão ser esclarecidos, e doenças que se manifestam no início do desenvolvimento poderão ser compreendidas, tratadas ou curadas".

"Autismo, transtorno bipolar, esquizofrenia - tudo isso pode ocorrer em estágios iniciais do desenvolvimento," destacou o professor Jia Liu, coordenador da equipe. "Atualmente, não há como medir a atividade neural durante o desenvolvimento neural inicial. Nossa tecnologia realmente permitirá o alcance de uma área inexplorada."

Nos axolotes, o chip não apenas registra a atividade elétrica neural, como também modula o processo de desenvolvimento por meio de estimulação elétrica.
[Imagem: Hao Sheng et al. - 10.1038/s41586-025-09106-8]

Eletrônica incorporada no animal

Várias equipes já inseriram eletrodos metálicos nos cérebros maduros de animais adultos para registrar a atividade elétrica de neurônios individuais com alta resolução. Avanços mais recentes em bioeletrônica semelhante à de tecidos, como os neurônios ciborgues desenvolvidos anteriormente pela própria equipe, tornaram o registro cerebral de células individuais ainda menos invasivo.

No entanto, em cérebros totalmente desenvolvidos os neurônios se interconectam em resoluções nanométricas; não importa quão macias e pequenas sejam as sondas cerebrais, implantá-las requer pelo menos algum dano neuronal.

Por isso a equipe se voltou para criar uma microeletrônica macia, flexível e não invasiva para cérebros. Primeiro eles incorporaram esses conjuntos de eletrodos, que têm a consistência do tofu, a células-tronco em placas de Petri. Os eletrodos se esticaram e se dobraram com o tecido em crescimento, criando organoides de coração e cérebro ciborgues.

Contudo, como os embriões são muito mais macios do que tecidos derivados de células-tronco, a equipe precisou usar novos materiais. A escolha recaiu nos elastômeros fluorados, que são tão macios quanto o tecido biológico, mas podem ser projetados em componentes eletrônicos altamente resilientes, capazes de suportar processos de nanofabricação e abrigar vários sensores para registrar a atividade cerebral.

Nos embriões dos vertebrados, o dobramento e a expansão da placa neural para dentro do tubo neural, que é o precursor do cérebro e da medula espinhal, envolvem mudanças morfológicas complexas em escalas de tempo de milissegundos. Ao integrar seu biochip extensível à placa neural, os pesquisadores demonstraram que é possível monitorar a atividade cerebral de forma estável e contínua durante cada estágio embrionário subsequente.

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