Se alguém tem um rim danificado, um doador pode dar-lhe um órgão extra para que ambos possam viver. Agora, e se você pudesse fazer algo semelhante para um amigo com um cérebro fraco?
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Em recentes experimentos de laboratório, Miguel Nicolelis e seus colegas uniram os cérebros de macacos e ratos para funcionar como “brainets” - redes compartilhadas capazes de manipular cooperativamente um braço virtual e fazer cálculos e decisões. Nicolelis espera que a ligação entre os cérebros humanos dessa forma possa desencadear um novo e poderoso conjunto de ferramentas neurológicas que podem ajudar a curar pessoas com doenças do Parkinson à paralisia.
"Estamos tentando um campo completamente novo de reabilitação cerebral", explica Nicolelis, diretor do Centro de Neuroengenharia da Duke University. "Vamos tentar agir nos circuitos do cérebro e realmente melhorar a atividade funcional do cérebro".
"Nós tendemos a esquecer que o cérebro é um dos dispositivos computacionalmente mais poderosos já desenvolvidos", acrescenta Andrea Stocco, da Universidade de Washington, que não estava envolvido na pesquisa. “Para as coisas que foram desenvolvidas, como entender uma cena que vemos pela primeira vez ou controlar movimentos complexos de nossos membros, é simplesmente imbatível. Agora, Nicolelis mostra que podemos combinar o poder computacional que o cérebro tem para possivelmente resolver os tipos de problemas mal definidos que são realmente difíceis para o nosso software, mas fáceis para o nosso hardware biológico, nossos neurônios, resolverem ”.
Interfaces cérebro-máquina existem há cerca de duas décadas e a tecnologia está encontrando usos em uma variedade de tratamentos médicos. Por exemplo, alguns dispositivos usam a saída elétrica do cérebro, traduzida por um computador, para permitir que as pessoas controlem próteses ou manipulem uma cadeira de rodas. Mas o trabalho anterior envolveu apenas um único operador. Nicolelis esperava saber se mais de um assunto poderia trabalhar em conjunto como uma interface compartilhada entre cérebro e máquina para melhorar a atividade neural.
Sua equipe equipou três macacos com eletrodos implantados que monitoravam e registravam a atividade neural, que poderia então ser combinada por um computador. Os macacos estavam estacionados em salas separadas, cada uma com uma tela digital na qual o macaco podia usar sua interface cérebro-máquina para manipular um braço virtual em direção a uma recompensa. Em alguns testes, os macacos compartilhavam o controle do braço, enquanto em outros cada um controlava o movimento em uma determinada direção. Nenhum dos animais sabia que eles estavam colaborando para mover o braço. Surpreendentemente, eles não apenas cumpriram a tarefa, mas melhoraram com a prática.
"Aparentemente, apenas por ter feedback visual e obter uma recompensa por realizar uma ação, esses animais podem realmente sincronizar seus cérebros, e eles podem aprender a atender às demandas de uma tarefa específica", diz Nicolelis, cuja equipe descreveu os resultados da semana passada em Relatórios Científicos .
"Os macacos, trabalhando juntos, demoravam mais para concluir a tarefa do que qualquer um deles poderia manipular um joystick - mas estavam aprendendo com a mesma rapidez", diz Stocco. “Isso é incrível, e parece significar que, para o cérebro, esse problema se torna tão fácil de interpretar quanto qualquer problema de coordenação motora sensorial. A partir deste grande começo, você pode ver como você pode criar tarefas mais complexas que os macacos poderão fazer melhor trabalhando juntos do que qualquer um deles poderia fazer por si mesmos. ”
Em um experimento separado também descrito na Scientific Reports, quatro ratos foram fisicamente ligados a um microperfurado para explorar como seus cérebros trabalhavam juntos como uma unidade em rede para lidar com um conjunto de problemas. Os ratos foram alimentados com pulsos elétricos de informação e recompensados quando sincronizaram seus cérebros. Eles também receberam dados, como temperatura e pressão barométrica. Os ratos armazenaram, recuperaram e compartilharam essa informação - permitindo que seu cérebro funcionasse melhor em análises como a previsão do tempo do que um único rato sem fio.
"O que eles fizeram foi realmente empurrar o envelope, e eu achei fascinante", diz Stocco, que fez história há dois anos, com seu colega Rajesh Rao, com a primeira interface remota do cérebro humano para humano. Rao enviou um sinal cerebral pela internet que movia a mão de Stocco enquanto ele estava sentado em uma sala do outro lado do campus.
Nicolelis sugere que os seres humanos já podem se envolver em uma forma natural de compartilhamento do cérebro quando submetidos a um feedback comum - sem perceber que isso está acontecendo. “O interessante é que isso provavelmente acontece o tempo todo conosco. Quando assistimos a um filme em um cinema, esse tipo de feedback provavelmente está sincronizando cérebros na platéia para que possamos ter essas reações em grupo, rindo ou chorando nos mesmos momentos ", diz ele.
"Também pode explicar por que grupos de pessoas podem colaborar para alcançar um objetivo comum. Como uma equipe esportiva, por exemplo, onde assistimos e dizemos que uma equipe está jogando como um time e não como um bando de indivíduos. Ninguém realmente Coloquem as mãos no que exatamente é essa química que faz um time de futebol jogar melhor. Pode ser que tenhamos encontrado o mecanismo - sincronização da ação do cérebro. ”
Sua equipe está agora trabalhando em tentativas de traduzir o estudo do macaco para práticas clínicas não invasivas para possivelmente ajudar a reabilitar os humanos paralisados através do pensamento e da ação do grupo.
“Por exemplo, em meus pacientes paraplégicos, percebi que era muito difícil começar a treinar usando um sinal cerebral, porque o cérebro pode literalmente esquecer que você tem pernas”, explica ele. “Então, parte dessa reabilitação neurológica é usar outro cérebro para reintroduzir o conceito no cérebro dos pacientes. Poderíamos ter um fisioterapeuta ou até mesmo os parentes do paciente para ajudar durante a fase de treinamento, basicamente combinando suas atividades cerebrais com as atividades do cérebro do paciente. ”
