O que vou te contar aqui parece coisa tirada de filmes de ficção cientifica, mas não é. Vivemos em um mundo repleto de ciborgues através de implantes cerebrais. Alguns são pacientes de Parkinson, que podem desligar seus tremores ativando eletrodos de metal implantados profundamente em seus cérebros. Outros – embora muito menos – são pessoas completamente paralisadas que podem mover membros robóticos com suas mentes, graças a seus próprios implantes. Mas eles têm um grande problema: o metal e o cérebro se dão muito, muito mal. Os cérebros têm a textura de gelatina – empurre-os com muita força e eles se desfazem em pedaços frágeis.
Eles não estão livres de risco e só têm sentido para um conjunto definido de pacientes, mas são um sinal do que vem pela frente. Ao contrário dos marcapassos, coroas dentárias ou bombas de insulina implantáveis, as próteses neurais – dispositivos que restauram ou complementam as capacidades da mente através de componentes eletrônicos inseridos no sistema nervoso mudam nossa forma de perceber o mundo e interagir com ele. Estão no mercado há 30 anos, na forma de implantes cocleares usados nos ouvidos de mais de 300.000 pessoas com deficiência auditiva no mundo todo. As duas tecnologias seguem o mesmo princípio: Um dispositivo externo, seja um microfone ou uma câmera, que capta e processa sons ou imagens e usa os resultados para acionar um conjunto de eletrodos que, por sua vez, estimula o nervo auditivo ou o óptico, numa simulação do que ocorre naturalmente no ouvido ou no olho.
Outro tipos comuns de implantes cerebrais, usado hoje por milhares de pacientes de Parkinson, envia pulsos elétricos ao cérebro, ativando funções ligadas à coordenação motora. O efeito é o de reduzir ou mesmo eliminar os tremores e movimentos rígidos que são os sintomas mais proeminentes do Parkinson (embora, infelizmente, o dispositivo não interrompa a evolução da doença em si).
Os sistemas neuroprostéticos podem ir muito além
Mas nem todos os implantes cerebrais estimulam diretamente o cérebro. No futuro, sistemas neuroprostéticos podem tentar fazer as duas coisas: ler os desejos de um usuário, realizar uma ação, como uma busca na web, e, em seguida, enviar os resultados de volta ao cérebro. Para começar, cientistas, médicos e engenheiros precisam descobrir maneiras mais seguras e confiáveis de inserir sondas nos cérebros das pessoas. Por enquanto, a única opção é perfurar pequenos orifícios no crânio e inserir eletrodos longos e finos – como o grafite de uma lapiseira, até os seus destinos nas profundidades do cérebro.
Há risco de infecção, já que os fios passam através da pele, e de hemorragia dentro do cérebro, o que pode ser grave ou até fatal. Para serem eficazes, interfaces entre cérebro e máquina têm, hoje, que ser ligadas diretamente ao cérebro para captar os sinais que emanam de pequenos grupos de células nervosas. Mas ninguém sabe ainda como fazer dispositivos que ouçam as mesmas células nervosas por muito tempo, devido a questões mecânicas e biológicas. De fato, a verdadeira questão não é se isso pode ser feito, mas como e quando. Será que esses avanços levarão uma década, duas décadas, três ou mais? Quando isso ocorrer, os implantes neurais poderão ser absolutamente transformadores para milhões de pacientes.
A solução para o problema dos implantes cerebrais encontrada?
Gerações de engenheiros trabalharam para resolver o problema criando dispositivos cada vez menores e mais flexíveis, mas estes têm suas próprias deficiências. Mas Berggren e seus colegas acham que podem ter desenvolvido uma solução. Em vez de fazer um eletrodo fora do cérebro e depois tentar implantá-lo, eles projetaram um gel que, quando injetado no tecido corporal, solidifica em um polímero eletricamente condutor. O processo não é diferente de derramar metal fundido em um molde, exceto que o gel é aparentemente inofensivo, e o eletrodo, uma vez formado, é tão macio e móvel quanto o tecido cerebral ao seu redor.
Até agora, eles testaram o material em peixes-zebra vivos e sanguessugas mortas – em ambos os casos, ele formou eletrodos que poderiam transportar uma corrente com sucesso. E os eletrodos parecem seguros: os peixes-zebra nadaram alegremente depois de receberem a substância bombeada em suas cabeças, e quando os cientistas mataram os peixes e cortaram seus cérebros, eles não viram nenhuma cicatriz. Os humanos, porém, são animais muito diferentes, e Berggren sabe por experiência que o que funciona em um organismo nem sempre funciona em outro.
Para este projeto, ele começou tentando usar uma molécula que já havia projetado para formar um polímero condutor em plantas. Mas quando ele tentou usar a molécula em animais, nada aconteceu. implantado em Eventualmente, Xenofon Strakosas, um professor assistente que trabalhava no laboratório de Berggren, descobriu o problema: nas plantas, o peróxido de hidrogênio ajuda o material injetado a se unir, mas há não há peróxido suficiente em animais para que a reação funcione. Então Strakosas adicionou alguns elementos adicionais à mistura: uma enzima que usa glicose ou lactato, que são comuns em tecidos animais, para produzir peróxido, e outra enzima que decompõe o peróxido.
Mas Asplund, que passou mais de uma década trabalhando para criar eletrodos mais amigáveis ao cérebro, ainda não planeja abandonar seus métodos testados e comprovados para criar eletrodos. Mais importante, embora os eletrodos possam ser capazes de conduzir sinais elétricos com sucesso, Berggren e seus colegas não têm uma solução para tirar esses sinais do cérebro para que os cientistas possam realmente vê-los, ou para enviar corrente para que os eletrodos possam ser usado para estimulação cerebral. Uma seria colocar um fio isolado diretamente no eletrodo para transportar seus sinais das profundezas do cérebro para a superfície do crânio, onde os cientistas poderiam medi-los. Em vez disso, eles podem tentar projetar outros componentes que, como o eletrodo, possam se automontar dentro do cérebro, de modo que um sinal possa ser lido sem fio do lado de fora.
Se Berggren e seus colegas descobrirem como se comunicar com seus eletrodos dos implantes cerebrais, eles ainda terão dificuldades para competir com dispositivos de última geração como os Neuropixels, que podem gravar centenas de neurônios ao mesmo tempo. Alcançar esse grau de precisão com um eletrodo macio pode ser difícil, diz Jacob Robinson, professor associado de engenharia elétrica e de computação na Rice University, no Texas. Pelo menos para começar, a estimulação cerebral pode ser uma aplicação melhor para os eletrodos macios, já que não exige tanta precisão. Eletrodos macios podem não ser capazes de produzir fala fluente medindo diretamente os sinais cerebrais de alguém – mas para pacientes que não conseguem se mover, simplesmente ser capaz de transmitir “sim” ou “não” faria uma enorme diferença. Como eles se formam apenas na presença de substâncias específicas, eles podem ser usados para atingir partes do cérebro com perfis químicos específicos.
Usando essa estratégia, eles poderiam atingir especificamente a região do cérebro onde as convulsões de alguém se originam. Em princípio, eles também poderiam criar um material que usasse não glicose nem lactato, mas alguma outra substância para ajudar na formação do eletrodo um neurotransmissor específico, por exemplo. Dessa forma, os eletrodos acabariam apenas em partes do cérebro com esse neurotransmissor específico, o que permitiria aos neurocientistas atingir com precisão determinadas regiões do cérebro. Mesmo assim, Batista acredita que essa descoberta anuncia uma nova era na tecnologia de eletrodos, por mais distante que esteja.
A complexidade do cérebro é o maior desafio
Não sabemos ainda como o cérebro executa algumas de suas funções mais básicas, como traduzir um vago desejo de devolver uma bola de tênis na torrente de comandos altamente coreografados que realiza suavemente a ação. Suas imagens são imprecisas e granuladas e é crucial poder obter mais detalhe porque os átomos da percepção, memória e consciência não são regiões do cérebro, mas neurônios e elementos ainda menores. Com o tempo, os avanços na biologia molecular, neurociência e ciência dos materiais levarão, quase com certeza, a próteses menores, mais inteligentes, mais estáveis e que consomem menos energia. Esses dispositivos serão capazes de interpretar diretamente a enorme quantidade de atividade elétrica dentro do cérebro.
Por enquanto, são uma abstração, mas isso vai mudar. No futuro, os implantes neurais passarão de algo usado exclusivamente para problemas graves, como paralisia, cegueira ou amnésia, para algo adotado por pessoas com deficiências menos traumáticas. Quando a tecnologia tiver avançado o suficiente, os os implantes cerebrais deixarão de ser estritamente um corretor e funcionarão também para melhorar o desempenho de pessoas saudáveis. Isso não vai acontecer na próxima década e talvez nem mesmo na outra.
Por que projetar informações nos olhos (obstruindo parcialmente a visão) se é possível enviar essas informações ao cérebro para que a mente possa interpretá-las diretamente? Até o fim deste século, e muito possivelmente bem antes disso, todo dispositivo para entrada de informações vendido hoje estará obsoleto.
