Para analisar o cérebro após lesões traumáticas, ajudar a tratar distúrbios como convulsões e incorporar interfaces cérebro-computador, os cientistas às vezes colocam grades de eletrodos na superfície do cérebro. Essas grades de eletrocorticografia podem capturar registros de sinais cerebrais de alta qualidade do que os dados de eletroencefalografia coletados por eletrodos no couro cabeludo, mas também são menos invasivos do que as sondas inseridas no cérebro.
No entanto, colocar grades de eletrocorticografia no cérebro normalmente envolve a criação de aberturas no crânio pelo menos tão grandes quanto essas matrizes, deixando buracos de até 100 centímetros quadrados. Essas operações cirúrgicas podem resultar em complicações graves, como inflamação e cicatrização.
Agora, os cientistas desenvolveram um novo robô macio que eles podem colocar no crânio através de um pequeno orifício. Em experimentos com um minipig, eles mostraram que o dispositivo pode se desdobrar como um navio em uma garrafa para implantar uma grade de eletrocorticografia de 4 centímetros de largura, tudo cabendo em um espaço de apenas cerca de 1 milímetro de largura. Isso “permitiu que o implante navegasse pelo espaço estreito entre o crânio e o cérebro”, diz a autora sênior do estudo, Stéphanie Lacour, engenheira neural e diretora do Instituto Neuro-X da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.
Os pesquisadores criaram a matriz evaporando eletrodos de ouro flexíveis com menos de 400 micrômetros de espessura em borracha de silicone macia e flexível de grau médico. A matriz possuía seis braços espirais que maximizavam a área de superfície da matriz e, portanto, o número de eletrodos em contato com o cérebro.
Os cientistas dobraram a matriz dentro de um tubo cilíndrico que foi então inserido através de um orifício no crânio. Eles implantaram a matriz inserindo uma solução aquosa que fazia cada braço espiral “everter” ou virar do avesso, ao longo de 30 a 40 segundos.
Quando os pesquisadores estimularam eletricamente o focinho do miniporco, a matriz capturou com sucesso a atividade cerebral relacionada às sensações. No futuro, Lacour e seus colegas querem criar matrizes que possam detectar ondas cerebrais e também estimular o cérebro, observa ela.
Sensores na matriz monitoram a pressão do fluido que cada braço encontra em tempo real. Esses sensores ajudaram a garantir que os braços não empurrassem com muita força ao serem implantados.
Eletrodos destacáveis para craniocirurgia minimamente invasivawww.youtube.com
“Não encontramos problemas de resistência durante a implantação, mas este é certamente um ponto a explorar mais com essa tecnologia”, diz Lacour. “A inflação da perna durante a implantação deve ser mínima para não comprimir o cérebro e provocar danos irreversíveis.”
Os cientistas exploraram a ideia de enrolar cada braço da matriz. No entanto, quanto mais longo o braço, mais grosso ele se torna quando enrolado. Se um braço enrolado ficar muito grosso, ele ocupará muito espaço para ser implantado facilmente. Em contraste, a técnica de eversão usada no novo estudo não tem esse limite de tamanho. Em teoria, a eversão poderia ajudar a implantar uma grade que poderia cobrir toda a superfície do cérebro, dizem os pesquisadores.
Um spinoff da Escola Politécnica Federal de Lausanne, chamado Neurosoft Bioelectronics, agora pretende levar essa invenção para a clínica. O spin-off recebeu recentemente 2,5 milhões de francos suíços (quase 2,8 milhões de dólares) pela agência suíça de inovação Innosuisse.
“O implante implantável em nosso estudo atual é uma prova de conceito”, diz Lacour. “Antes que possa ser usado em um contexto clínico, muito trabalho é necessário para traduzir e dimensionar a tecnologia para os requisitos de nível médico. Mas a pesquisa possui aplicações interessantes em interfaces cérebro-computador e monitoramento de implantes para epilepsia”.
Os cientistas detalharam suas descobertas on-line em 10 de maio na revista Ciência Robótica.
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