Neurochip conversa com o cérebro por meio de luz - de fora do crânio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/12/2025

O dispositivo fino, flexível e sem fio emite padrões complexos de luz (mostrados aqui como um "N") para transmitir informações diretamente ao cérebro.
[Imagem: Mingzheng Wu/Northwestern University]

Chip neural fotônico

Em um salto tecnológico para a neurobiologia e a bioeletrônica, cientistas apresentaram um dispositivo sem fio que usa apenas luz para enviar informações diretamente ao cérebro, contornando as vias sensoriais naturais do corpo.

Mas a característica mais importante é que o dispositivo macio e flexível pode ser considerado não invasivo em comparação com as atuais tecnologias usadas em neurociência: Ele fica posicionado sob o couro cabeludo, mas sobre o crânio, dispensando as cirurgias drásticas necessárias para os implantes neurais atuais.

Acionado remotamente, o neuroimplante emite padrões precisos de luz através dos ossos do crânio para ativar os neurônios em todo o córtex cerebral.

Nos primeiros testes, os pesquisadores usaram pulsos de luz cuidadosamente ajustados para ativar populações específicas de neurônios no interior do cérebro de camundongos - os neurônios haviam sido previamente modificados geneticamente para responder à luz.

Os camundongos aprenderam rapidamente a interpretar esses padrões como se eles fossem sinais sensoriais naturais, que eles conseguiam reconhecer e usar. Mesmo sem o uso do tato, visão ou audição, os animais receberam informações e as utilizaram para tomar decisões e concluir tarefas comportamentais.

Tecnologias futurísticas

Embora ainda esteja em estágio experimental, a tecnologia possui um imenso potencial para diversas aplicações terapêuticas, incluindo o fornecimento de retroalimentação sensorial para membros protéticos, de estímulos artificiais para futuras próteses de visão ou audição, a modulação da percepção da dor sem opioides ou medicamentos sistêmicos, a melhoria da reabilitação após um AVC ou lesão, o controle de membros robóticos com o cérebro e muito mais.

"Nossos cérebros estão constantemente transformando a atividade elétrica em experiências, e essa tecnologia nos dá uma maneira de acessar esse processo diretamente," disse a professora Yevgenia Kozorovitskiy, da Universidade Northwestern, nos EUA. "Esta plataforma nos permite criar sinais totalmente novos e ver como o cérebro aprende a usá-los. Ela nos aproxima um pouco mais da restauração de sentidos perdidos após lesões ou doenças, ao mesmo tempo que oferece uma janela para os princípios básicos que nos permitem perceber o mundo."

Os chips neurais atuais são altamente invasivos, o que limita seu uso a pacientes com distúrbios muito graves, como nos casos agudos de epilepsia.
[Imagem: Mingzheng Wu/Northwestern University]

Muitos passos

O novo neurochip experimental representa um avanço dramático em relação aos testes feitos pela equipe em 2021, quando os pesquisadores apresentaram o primeiro dispositivo totalmente implantável, programável, sem fio e sem bateria, capaz de controlar neurônios com luz.

Até então as pesquisas em optogenética, um método para controlar neurônios com luz, exigiam fios de fibra óptica, que restringiam os movimentos das cobaias. A versão sem fio permitiu que os animais desenvolvessem comportamentos normais em ambientes sociais.

Agora a equipe deu vários passos adiante, possibilitando uma comunicação mais rica e flexível com o cérebro. Saindo da capacidade de ativar e desativar uma única região de neurônios, o novo dispositivo apresenta uma matriz programável de até 64 microLEDs. Com o controle em tempo real de cada LED, torna-se possível enviar sequências complexas ao cérebro, que podem se assemelhar mais à atividade distribuída que ocorre durante sensações naturais.

Como as experiências sensoriais reais ativam redes corticais distribuídas, e não pequenos grupos localizados de neurônios, o projeto multirregional imita padrões mais naturais de atividade cerebral.

"Ao integrar uma matriz macia e adaptável de microLEDs, cada um tão pequeno quanto um fio de cabelo humano, com um módulo de controle alimentado sem fio, criamos um sistema que pode ser programado em tempo real, permanecendo completamente sob a pele, sem qualquer efeito mensurável sobre os comportamentos naturais dos animais. Isso representa um avanço significativo na construção de dispositivos que podem interagir com o cérebro sem a necessidade de fios incômodos ou hardware externo volumoso. É valioso tanto a curto prazo, para a pesquisa básica em neurociência, quanto a longo prazo, para lidar com os desafios de saúde em humanos," disse o professor John Rogers, membro da equipe.

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