[PUBLICOA SAÚDE] Implante cerebral pode restaurar os movimentos de braços e pernas paralisados

28/03/2023

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Um implante cerebral que pode restaurar os movimentos de braços e pernas foi desenvolvido por cientistas britânicos para aumentar as conexões entre os neurônios e os membros paralisados, oferecendo esperança às vítimas de acidentes.

O dispositivo combina eletrônicos flexíveis e células-tronco humanas – as células mestras ‘reprogramáveis’ do corpo – para melhor integração com o nervo e a função do membro motor.

Tentativas anteriores de usar implantes neurais para restaurar a função do membro falharam, pois o tecido cicatricial tende a se formar ao redor dos eletrodos ao longo do tempo, impedindo a conexão entre o dispositivo e o nervo. Ao colocar uma camada de células musculares reprogramadas a partir de células-tronco entre os eletrodos e o tecido vivo em ratos, os pesquisadores descobriram que o dispositivo se integrava ao corpo do hospedeiro e evitava a formação de tecido cicatricial.

Departamento de Engenharia e Neurociências Clínicas da Universidade de Cambridge

As células sobreviveram no eletrodo durante o experimento de 28 dias, a primeira vez que isso foi monitorado por um período tão longo.

Os pesquisadores dizem que, ao combinar duas terapias avançadas para regeneração nervosa – terapia celular e bioeletrônica – em um único dispositivo, eles podem superar as deficiências de ambas as abordagens, melhorando a funcionalidade e a sensibilidade.

“Este foi um empreendimento de alto risco e estou muito satisfeito por ter funcionado”, disse o professor George Malliaras, do Departamento de Engenharia de Cambridge, que co-liderou a pesquisa. “É uma daquelas coisas que você não sabe se vai demorar dois ou dez anos para dar certo, e acabou acontecendo com muita eficiência.”

“Esta interface pode revolucionar a forma como interagimos com a tecnologia”, disse a co-primeira autora Amy Rochford, que trabalhou na equipe do professor. “Combinando células humanas vivas com materiais bioeletrônicos, criamos um sistema que pode se comunicar com o cérebro de maneira mais natural e intuitiva, abrindo novas possibilidades para próteses, interfaces cérebro-máquina e até mesmo aprimorando habilidades cognitivas.”

Embora extensas pesquisas e testes sejam necessários antes de poder ser usado em humanos, o dispositivo é um desenvolvimento promissor para amputados ou para aqueles que perderam a função nos membros. Os resultados foram relatados este mês na revista Science Advances.

Um grande desafio ao tentar reverter essas lesões é a incapacidade dos neurônios de se regenerar e reconstruir circuitos neurais interrompidos.

“Se alguém tem um braço ou uma perna amputada, por exemplo, todos os sinais no sistema nervoso ainda estão lá, mesmo que o membro físico tenha desaparecido”, disse o Dr. Damiano Barone, do Departamento de Neurociências Clínicas de Cambridge, que co-liderou a pesquisa. “O desafio de integrar membros artificiais ou restaurar a função de braços ou pernas é extrair a informação do nervo e levá-la ao membro para que a função seja restaurada.”

Uma maneira de resolver esse problema é implantar um nervo nos grandes músculos do ombro e conectar eletrodos a ele. O problema com essa abordagem são as formas de tecido cicatricial ao redor do eletrodo, além de só ser possível extrair informações no nível da superfície do eletrodo.

Para obter uma melhor resolução, qualquer implante para restaurar a função precisaria extrair muito mais informações dos eletrodos. E para melhorar a sensibilidade, os pesquisadores queriam projetar algo que pudesse funcionar na escala de uma única fibra nervosa ou axônio.

“Um axônio em si tem uma pequena voltagem”, disse Barone. “Mas uma vez que ele se conecta com uma célula muscular, que tem uma voltagem muito maior, o sinal da célula muscular é mais fácil de extrair. É aí que você pode aumentar a sensibilidade do implante.”

Os pesquisadores projetaram um dispositivo eletrônico flexível biocompatível que é fino o suficiente para ser conectado ao final de um nervo. Uma camada de células-tronco, reprogramadas em células musculares, foi então colocada no eletrodo. Esta é a primeira vez que esse tipo de célula-tronco, chamada de célula-tronco pluripotente induzida, é usada em um organismo vivo dessa maneira.

Uma maneira de resolver esse problema é implantar um nervo nos grandes músculos do ombro e conectar eletrodos a ele. O problema com essa abordagem são as formas de tecido cicatricial ao redor do eletrodo, além de só ser possível extrair informações no nível da superfície do eletrodo.

Para obter uma melhor resolução, qualquer implante para restaurar a função precisaria extrair muito mais informações dos eletrodos. E para melhorar a sensibilidade, os pesquisadores queriam projetar algo que pudesse funcionar na escala de uma única fibra nervosa ou axônio.

“Um axônio em si tem uma pequena voltagem”, disse Barone. “Mas uma vez que ele se conecta com uma célula muscular, que tem uma voltagem muito maior, o sinal da célula muscular é mais fácil de extrair. É aí que você pode aumentar a sensibilidade do implante.”

Os pesquisadores projetaram um dispositivo eletrônico flexível biocompatível que é fino o suficiente para ser conectado ao final de um nervo. Uma camada de células-tronco, reprogramadas em células musculares, foi então colocada no eletrodo. Esta é a primeira vez que esse tipo de célula-tronco, chamada de célula-tronco pluripotente induzida, é usada em um organismo vivo dessa maneira.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para otimizar ainda mais os dispositivos e melhorar sua escalabilidade. A equipe entrou com um pedido de patente com o apoio da Cambridge Enterprise, o braço de transferência de tecnologia da Universidade, que também está apoiando a comercialização da tecnologia.

Fonte: GNN – Foto: istockphoto

[PUBLICOA SAÚDE] Implante cerebral pode restaurar os movimentos de braços e pernas paralisados

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Um implante cerebral que pode restaurar os movimentos de braços e pernas foi desenvolvido por cientistas britânicos para aumentar as conexões entre os neurônios e os membros paralisados, oferecendo esperança às vítimas de acidentes.

O dispositivo combina eletrônicos flexíveis e células-tronco humanas – as células mestras ‘reprogramáveis’ do corpo – para melhor integração com o nervo e a função do membro motor.

As células sobreviveram no eletrodo durante o experimento de 28 dias, a primeira vez que isso foi monitorado por um período tão longo.

Os pesquisadores dizem que, ao combinar duas terapias avançadas para regeneração nervosa – terapia celular e bioeletrônica – em um único dispositivo, eles podem superar as deficiências de ambas as abordagens, melhorando a funcionalidade e a sensibilidade.

Embora extensas pesquisas e testes sejam necessários antes de poder ser usado em humanos, o dispositivo é um desenvolvimento promissor para amputados ou para aqueles que perderam a função nos membros. Os resultados foram relatados este mês na revista Science Advances.

Um grande desafio ao tentar reverter essas lesões é a incapacidade dos neurônios de se regenerar e reconstruir circuitos neurais interrompidos.

Uma maneira de resolver esse problema é implantar um nervo nos grandes músculos do ombro e conectar eletrodos a ele. O problema com essa abordagem são as formas de tecido cicatricial ao redor do eletrodo, além de só ser possível extrair informações no nível da superfície do eletrodo.

Para obter uma melhor resolução, qualquer implante para restaurar a função precisaria extrair muito mais informações dos eletrodos. E para melhorar a sensibilidade, os pesquisadores queriam projetar algo que pudesse funcionar na escala de uma única fibra nervosa ou axônio.

“Um axônio em si tem uma pequena voltagem”, disse Barone. “Mas uma vez que ele se conecta com uma célula muscular, que tem uma voltagem muito maior, o sinal da célula muscular é mais fácil de extrair. É aí que você pode aumentar a sensibilidade do implante.”

Uma maneira de resolver esse problema é implantar um nervo nos grandes músculos do ombro e conectar eletrodos a ele. O problema com essa abordagem são as formas de tecido cicatricial ao redor do eletrodo, além de só ser possível extrair informações no nível da superfície do eletrodo.

Para obter uma melhor resolução, qualquer implante para restaurar a função precisaria extrair muito mais informações dos eletrodos. E para melhorar a sensibilidade, os pesquisadores queriam projetar algo que pudesse funcionar na escala de uma única fibra nervosa ou axônio.

“Um axônio em si tem uma pequena voltagem”, disse Barone. “Mas uma vez que ele se conecta com uma célula muscular, que tem uma voltagem muito maior, o sinal da célula muscular é mais fácil de extrair. É aí que você pode aumentar a sensibilidade do implante.”

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