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Homem tetraplégico volta a andar graças a um novo dispositivo cerebral treinado com IA

Há 12 anos, um acidente de bicicleta deixou Gert-Jan Oskam, com as pernas paralisadas e os braços parcialmente imóveis depois que sua medula espinhal foi danificada no pescoço. Agora, graças à tecnologia cerebral de ponta, o homem tetraplégico conseguiu se levantar e andar, graças a um dispositivo que criou uma ” ponte digital ” entre seu cérebro e os nervos sob a lesão.

O tratamento foi liderado por uma equipe de cientistas suíços e franceses que alcançaram um avanço excepcional na cirurgia neural, e as descobertas foram publicadas ontem na prestigiosa revista científica Nature . Os pesquisadores consideraram o procedimento a primeira conexão ou interface homem-máquina treinada em inteligência artificial.

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A descoberta foi apresentada no Centre Hospital Universitaire de Vaud (CHUV), na cidade de Lausanne , na Suíça, onde este primeiro paciente em que foi testado, um holandês de 40 anos chamado Gert-Jan Oskam, caminhou na frente de repórteres. . “Há quatro anos eu nem sonhava com algo assim”, disse o homem emocionado por poder se mexer, conforme relatou a EFE.

Gert-Jan Oskam tem 40 anos e nasceu na Holanda, em 2011 sofreu uma lesão na medula espinhal em um acidente de bicicleta que o deixou paraplégico em 2011 (EFE)

EFE

A Oskam foi convidada em 2016 por instituições científicas da Suíça para participar do programa, que já havia sido testado em macacos, mas até então não havia sido testado em humanos. O dispositivo, chamado de interface cérebro-espinha, baseia-se em estudos anteriores de Grégoire Courtine, neurocientista do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Lausanne, e colegas.

Em 2018, eles mostraram que, quando combinadas com treinamento intensivo, a tecnologia que estimula a parte inferior da coluna com pulsos elétricos pode ajudar pessoas com lesões na coluna a voltar a andar.

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O implante mudou sua vida, disse Oskam: “Na semana passada, precisei pintar algo e não havia ninguém para me ajudar. Então peguei o andador e a tinta e fiz sozinho em pé.” Ele foi um dos participantes desse teste, mas depois de três anos, suas melhorias estagnaram. O novo sistema utiliza o implante espinhal que Oskam já possui e o combina com dois implantes em forma de disco inseridos em seu crânio para que duas grades de 64 eletrodos fiquem contra a membrana que cobre o cérebro.

Gert-Jan passou por operações nas quais foram colocados dois implantes: um na medula espinhal e outro mais complexo, uma interface ou conector entre o cérebro humano e um computador que, por meio de 64 eletrodos, coleta estímulos cerebrais e os traduz em dados digitais. após uma fase de aprendizado tanto do humano quanto da máquina, graças à inteligência artificial neste segundo caso.

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Quando Oskam pensa em caminhar, os implantes de crânio detectam atividade elétrica no córtex, a camada externa do cérebro. Este sinal é transmitido sem fio e decodificado por um computador que Oskam usa em uma mochila, que então transmite as informações para o gerador de pulso espinhal.

Depois de receber esses implantes, o paciente era solicitado, em uma etapa que exigia meses de treinamento , a imaginar movimentar as pernas: ao fazê-lo, seu cérebro emitia estímulos que, por meio de algoritmos, eram convertidos em dados que posteriormente chegariam ao seu implante. corda e seria convertido em movimento. “Foi a parte mais difícil, pensar no movimento natural depois de 10 anos sem tentar”, reconheceu Oskam.

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A princípio, ele treinou seus movimentos em um avatar (uma versão digital e na tela) de si mesmo, que começou a mover com seus pensamentos e, eventualmente, o sistema assumiu sua própria medula espinhal.

O dispositivo anterior “era mais uma estimulação pré-programada” que gerava movimentos de passos robóticos, disse Courtine, a cientista que liderou o tratamento, observando que “agora é completamente diferente, porque o paciente tem controle total sobre o parâmetro de estimulação, que significa que você pode parar, andar, subir escadas.”

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Após cerca de 40 sessões de reabilitação usando a interface cérebro-espinha, Oskam recuperou a capacidade de mover voluntariamente as pernas e os pés. Esse tipo de movimento voluntário não era possível apenas após a estimulação da coluna vertebral e sugere que as sessões de treinamento com o novo dispositivo causaram uma maior recuperação nas células nervosas que não foram completamente cortadas durante a lesão.

“A estimulação costumava me controlar e agora eu controlo a estimulação com meu pensamento. Quando eu decidir dar um passo, a simulação será ativada assim que eu pensar nisso”, disse o paciente.

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“Em poucos minutos ele conseguia mover o avatar, então resolvemos tentar ver se ele conseguia se levantar, e quando ele deu os primeiros passos quase choramos ao ver que ele tinha sido tão rápido”, lembrou a neurocirurgiã Jocelyne Bloch, outra dos principais gestores do projeto.

O paciente agora caminha com auxílio de um andador, e o sistema cérebro-máquina , que ainda não foi miniaturizado, ainda é volumoso, pois o paciente necessita de fones de ouvido para enviar suas ordens por ondas, e de um aparelho portátil apoiado no andador para decodificá-los antes que eles cheguem à medula espinhal, em questão de dois a três décimos de segundo.

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Apesar das melhorias que podem ser implementadas na nova “ponte digital” entre o cérebro e os nervos danificados, trata-se de um enorme avanço para a neurociência, segundo os próprios pesquisadores, devido à importante ligação que se conseguiu entre o cérebro e a máquina . , também usando uma tecnologia tão promissora quanto a inteligência artificial.

“O próximo passo é, claro, espalhar essa tecnologia para mais pacientes, e para isso precisamos industrializá-la”, disse Bloch, professor do CHUV e da EPFL e da Universidade de Lausanne (UNIL), outro centro vinculado ao projeto.

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Um dos implantes de crânio de Oskam foi removido após cerca de cinco meses devido a uma infecção. No entanto, Bloch, o neurocirurgião do Instituto Federal Suíço de Tecnologia que implantou o dispositivo, observou que os riscos envolvidos são pequenos em comparação com os benefícios. “Há sempre um pequeno risco de infecção ou risco de sangramento, mas são tão pequenos que vale a pena o risco”, diz.

A equipe de Courtine está recrutando três pessoas para ver se um dispositivo semelhante pode restaurar os movimentos do braço.

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Houve uma série de avanços no tratamento da lesão medular nas últimas décadas. Um estudo publicado na Nature em fevereiro descobriu que pulsos elétricos direcionados entregues à medula espinhal podem ajudar a melhorar o movimento do braço e da mão após um derrame.

Os pesquisadores que ajudaram Oskam a acreditar que a tecnologia que eles empregaram pode, no futuro, restaurar o movimento de braços e mãos também. Eles também acham que, com tempo e recursos, podem usar o avanço para ajudar pacientes com AVC. 

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