Homem com paralisia pode andar ativando implantes de coluna com sua mente

Gert-Jan Oskam morava na China em 2011 quando sofreu um acidente de moto que o deixou paralisado dos quadris para baixo. Agora, com uma combinação de dispositivos, os cientistas deram a ele o controle sobre a parte inferior do corpo novamente.

“Há 12 anos venho tentando me reerguer”, disse Oskam em entrevista coletiva na terça-feira. “Agora aprendi a andar normal, natural.”

Em um estudo publicado na revista Nature, pesquisadores da Suíça descreveram implantes que forneceram uma “ponte digital” entre o cérebro¹ de Oskam e sua medula espinhal², contornando seções lesionadas. A descoberta permitiu que Oskam, 40, ficasse em pé, andasse e subisse uma rampa íngreme apenas com a ajuda de um andador. Mais de um ano após a inserção do implante³, ele manteve essas habilidades e até apresentou sinais⁴ de recuperação neurológica, andando com muletas mesmo quando o implante³ estava desligado.

Os implantes permitem que seu cérebro¹ envie sinais⁴ para sua coluna por meio de um computador em uma mochila. Oskam agora pode se levantar da posição sentada, subir escadas e caminhar do lado de fora em terreno irregular. “O estímulo vai entrar em ação assim que eu pensar em dar um passo”, diz ele.

Oskam também descobriu que, mesmo quando o dispositivo está desligado, ele consegue caminhar curtas distâncias com um andador com rodas. Grégoire Courtine, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (EPFL) em Genebra, e seus colegas, que desenvolveram a tecnologia, acreditam que isso pode ocorrer porque o exercício repetido estimulou o crescimento de células nervosas⁵ na coluna.

Leia sobre "Lesões⁶ da medula espinhal²" e "Neuromodulação - para que serve".

Os implantes cerebrais estão contidos em dois discos de 5 centímetros que repousam na superfície do cérebro¹, tendo substituído dois círculos de osso retirados do crânio⁷. Eles se comunicam sem fio com um receptor tipo um capacete, que envia sinais⁴ para um computador em uma mochila. O computador então envia sinais⁴ para estimuladores colocados na medula espinhal² de Oskam, que desencadeiam movimentos dos músculos⁸ das pernas.

O sistema é um upgrade da primeira versão, que Oskam recebeu há cinco anos, e que envolvia apenas os eletrodos espinhais. Com esta primeira versão, Oskam ativava cada passo fazendo um pequeno movimento de calcanhar⁹, o que ele podia fazer porque o acidente não havia rompido completamente sua medula espinhal². Os movimentos do calcanhar⁹ eram detectados por sensores de movimento leves, e isso fazia com que os implantes espinhais acionassem movimentos semiautomáticos coordenados por redes de neurônios¹⁰ na medula espinhal² inferior.

Os passos resultantes permitiram que Oskam caminhasse em terreno plano usando um andador com rodas. “Isso parecia mais como um movimento de passo robótico”, diz Courtine.

Em 2021, Oskam conseguiu a atualização do implante³ cerebral. Poucos minutos após a cirurgia, ele conseguiu andar e isso levou a movimentos mais naturais. “Ele pode ajustar quando a estimulação é ativada e por quanto. Isso torna o movimento muito fluido”, diz Guillaume Charvet, da Universidade Grenoble Alpes, na França, outro membro da equipe.

“A estimulação antes estava me controlando e agora eu estou controlando a estimulação por meus pensamentos”, diz Oskam.

O sistema controlado pelo cérebro¹ também leva a uma maior variedade de movimentos dos quadris, joelhos e tornozelos, diz Henri Lorach, membro da equipe da EPFL. “Ele pode acessar várias funções.”

A interface cérebro¹-espinha, como os pesquisadores a chamaram, aproveitou um decodificador de pensamento de inteligência artificial para ler as intenções de Oskam – detectáveis como sinais⁴ elétricos em seu cérebro¹ – e combiná-las com os movimentos musculares. A etiologia¹¹ do movimento natural, do pensamento à intenção e à ação, foi preservada. A única adição, como o Dr. Courtine descreveu, foi a ponte digital abrangendo as partes lesionadas da coluna.

Até agora, nove pessoas no total receberam apenas os implantes espinhais, controlando seus movimentos fazendo pequenos movimentos residuais de suas pernas, como fez Oskam, ou pressionando botões no andador. Alguns podem agora ter a atualização.

A equipe também tem aprovação para tentar usar a mesma abordagem para restaurar os movimentos do braço de pessoas paralisadas do pescoço¹² para baixo.

“Este é um belo trabalho”, diz Zubair Ahmed, da Universidade de Birmingham, no Reino Unido. “O que é legal sobre isso é que eles estão conectando muitas tecnologias.”

No entanto, o sistema ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento e seria muito caro para ser amplamente utilizado por outras pessoas com lesões⁶ na medula espinhal², diz ele.

No artigo, os pesquisadores contextualizam que uma lesão¹³ medular interrompe a comunicação entre o cérebro¹ e a região da medula espinhal² que produz o andar, levando à paralisia¹⁴. No presente estudo, eles restauraram essa comunicação com uma ponte digital entre o cérebro¹ e a medula espinhal² que permitiu que um indivíduo com tetraplegia crônica se levantasse e andasse naturalmente em ambientes comunitários.

Essa interface cérebro¹-espinha (ICE) consiste em sistemas de gravação e estimulação totalmente implantados que estabelecem uma ligação direta entre os sinais⁴ corticais e a modulação analógica da estimulação elétrica peridural¹⁵ visando as regiões da medula espinhal² envolvidas na produção da marcha.

Uma ICE altamente confiável é calibrada em poucos minutos. Essa confiabilidade permaneceu estável por mais de um ano, inclusive durante o uso independente em casa. O participante relata que a ICE permite o controle natural sobre os movimentos de suas pernas para ficar em pé, andar, subir escadas e até atravessar terrenos complexos.

Além disso, a neurorreabilitação apoiada pela ICE melhorou a recuperação neurológica. O participante recuperou a capacidade de andar com muletas no solo mesmo quando a ICE foi desligada.

Esta ponte digital estabelece uma estrutura para restaurar o controle natural do movimento após a paralisia¹⁴.

Veja também sobre "Paraplegia¹⁶" e "Tetraplegia".

Fontes:
Nature, publicação em 24 de maio de 2023.
New Scientist, notícia publicada em 24 de maio de 2023.
The New Yor Times, notícia publicada em 24 de maio de 2023.