Rato cyborg com cerebelo digital

Um cerebelo artificial tem restaurado a função cerebral perdida em ratos, trazendo a perspectiva de implantes cerebrais estilo cyborg mais perto da realidade. Tais implantes poderiam eventualmente ser usados para substituir as áreas de tecido cerebral danificados em acidentes vasculares cerebrais e outras condições, ou mesmo para melhorar a função saudável do cérebro e restaurar os processos de aprendizagem que diminuem com a idade.
Implantes cocleares e próteses já provaram que é possível ligar dispositivos elétricos ao cérebro e dar utilização aos mesmos, mas tais dispositivos envolvem apenas uma comunicação de via única, a partir do dispositivo para o cérebro ou vice-versa.
Agora, Matti Mintz da Universidade de Tel Aviv, em Israel, e os seus colegas, criaram um cerebelo sintético que pode receber entradas sensoriais do tronco cerebral - região que atua como um canal de informação neuronal do resto do corpo. O dispositivo pode interpretar estas entradas, e enviar um sinal para uma região diferente do tronco cerebral que leva os neurónios motores a executar o movimento apropriado.
"É uma prova de que podemos registar as informações do cérebro, analisá-las de uma forma semelhante à rede biológica, e devolvê-las para o cérebro", diz Mintz, que apresentou o trabalho no Strategies for Engineered Negligible Senescence Meeting, que decorreu em Cambridge, UK.
Uma das funções do cerebelo é ajudar a coordenar os movimentos. Isto, aliado ao facto de que apresenta uma arquitetura neuronal relativamente simples, torna-o uma boa região do cérebro a sintetizar. "Nós conhecemos quase perfeitamente a sua anatomia e alguns dos seus comportamentos ", diz Mintz. A equipa analisou os sinais do tronco cerebral que chegavam a um cerebelo real e a resposta gerada em resposta. Depois, usaram essa informação para criar uma versão sintética de um chip que fica fora do crânio e é ligado ao cérebro através de elétrodos.
Para testar o chip, anestesiaram um rato e “desligaram” o seu cerebelo antes de ligarem a sua versão sintética. Então, tentaram ensinar ao animal anestesiado um reflexo motor condicionado - um piscar de olhos - pela combinação de um som com um sopro de ar sobre os olhos, até que o animal piscou os olhos sozinho ao ouvir o som. Eles primeiro tentaram fazer isso sem o chip ligado, e verificaram que o rato foi incapaz de aprender o reflexo motor. Mas uma vez com o cerebelo artificial ligado, o rato comportou-se como um animal normal, aprendendo a associar o som com a necessidade de piscar os olhos.
"Isso demonstra o quão longe nós chegamos na criação de circuitos que podem um dia substituir áreas do cérebro danificadas e até mesmo aumentar o poder do cérebro saudável", diz Francesco Sepulveda da Universidade de Essex, em Colchester, Reino Unido, que não esteva envolvido na pesquisa . "O circuito imita uma funcionalidade que é muito básica. No entanto, este é um passo interessante com enormes potencialidades."
O próximo passo é modelar áreas maiores do cerebelo, que podem permitir aprender uma sequência de movimentos e testar o chip num animal consciente - um desafio muito maior. "Isso é muito exigente por causa da diminuição da qualidade do sinal [neural] devido a artefatos causados por movimentos", diz Robert Prueckl de Guger Technologies em Graz, na Áustria, que está a trabalhar com Mintz. Ele acha que isso pode ser alcançado, porém, através do desenvolvimento de software para sintonizar melhor o ruído e melhores técnicas para a implantação dos elétrodos. Finalmente, o objetivo é a construção de chips que podem replicar áreas complexas do cérebro.
Tais implantes serão muito mais complexos, mas Sepulveda diz que os desafios não são insuperáveis. "Ainda vão demorar provavelmente décadas para chegarmos lá, mas a minha aposta é que regiões específicas e bem organizadas do cérebro, como o hipocampo ou o córtex visual terão análogos sintéticos antes do final do século."

Memórias elétrodo
Theodore Berger, da Universidade de Southern California, Los Angeles, e os seus colegas anunciaram em junho que foram capazes de restaurar uma memória perdida em ratos (New Scientist, 25 de Junho, p 14). Isso foi feito através da gravação da assinatura neural da memória, e, em seguida, efectuaram o bloqueio da comunicação neural e usaram um elétrodo para repetir o código.
Próteses com base nesse princípio podem um dia ser usadAs para melhorar a função cerebral de pessoas saudáveis - para acelerar a aprendizagem ou aumentar a memória. Por exemplo, à medida que as pessoas envelhecem, a sua capacidade de aprender pode diminuir. "Pode imaginar que poderia acelerar a aprendizagem, adicionando uma rede artificial em paralelo com a biológica", diz Mintz.

Fonte: New Scientist