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Ao estimular a atividade neural com eletrodos, os pesquisadores impulsionaram as habilidades mentais de macacos rhesus sob a influência da cocaína. Imagem via Wikimedia Commons / JM Garg
No ano passado, vimos a invenção de membros, orelhas e olhos protéticos cada vez mais sofisticados - idéias e invenções que antes pareciam tão fantasiosas que pertenciam ao reino da ficção científica. Agora, uma equipe de cientistas da Universidade Wake Forest, na Carolina do Norte, está indo um passo além, trabalhando no desenvolvimento de uma prótese para o órgão mais complexo de todos: a mente.
Como revelado em um artigo publicado hoje no Journal of Neural Engineering, os pesquisadores criaram uma maneira de manipular a atividade neural de macacos rhesus para auxiliá-los na tomada de decisões quando suas habilidades cognitivas foram prejudicadas devido à administração de cocaína. Os cientistas dizem que sua pesquisa poderia um dia levar a uma nova maneira de ajudar as pessoas que diminuíram a capacidade cognitiva de doenças ou ferimentos.
Para estabelecer uma linha de base para as habilidades de tomada de decisão dos macacos, os pesquisadores os treinaram para executar uma tarefa de correspondência simples em um computador. Enquanto cada um dos cinco macacos usados no estudo olhava para uma tela de computador, eles mostravam uma única imagem de clip-art, depois a tela ficou em branco por um minuto ou dois. Depois, a imagem original voltou, junto com uma a sete outras imagens.
Ao mesmo tempo, a posição dos braços dos macacos na bancada em frente ao computador foi rastreada por uma câmera que detectou a luz UV, que refletiu em um refletor especial afixado na parte de trás das mãos dos macacos. A posição de suas mãos, conforme detectada pela câmera, foi digitalizada e alimentada no computador, então quando moviam as mãos, um cursor na tela do computador se movia, como se estivessem segurando um mouse.
Quando as imagens voltaram para a tela do computador após o intervalo em branco, se os macacos moviam o cursor sobre a imagem original mostrada, eles eram recompensados com uma gota de suco por meio de um sifão situado perto de suas bocas. Ao longo de vários meses, cada macaco pegou o jeito da tarefa e treinou até que eles pudessem selecionar a imagem correta de 40 a 75% do tempo, dependendo do número de fotos mostradas.
Enquanto eles estavam fazendo a correspondência, os pesquisadores estavam monitorando de perto os padrões neurais dos macacos com cilindros de registro que haviam sido implantados no córtex pré-frontal dos animais, uma área do cérebro conhecida por estar ativa durante as tarefas de tomada de decisão. Os cientistas descobriram que os mesmos padrões de atividade neural ocorreram de forma confiável nessa área sempre que os macacos completavam com sucesso a tarefa e com menos frequência quando os macacos escolhiam a imagem errada.
Em seguida, as coisas ficaram interessantes: enquanto os macacos olhavam para as imagens e bebiam suco, os pesquisadores secretamente injetavam cocaína em cada um deles. Como se sabe que a droga perturba o tipo de concentração contínua e as habilidades de tomada de decisões necessárias para corrigir a tarefa de correspondência de computador, as taxas de sucesso dos macacos diminuíram previsivelmente, e escolheram a imagem correta 13% menos freqüentemente do que antes da administração de cocaína .
Quando os pesquisadores usaram os eletrodos que haviam implantado anteriormente nos cérebros dos macacos - localizados em locais precisos dentro do córtex pré-frontal que disparavam de forma confiável quando combinavam corretamente com a imagem - para depois acionar esses neurônios, replicando os padrões de disparo, os resultados foram dramáticos.
"O dispositivo protético é como 'apertar um botão' para tomar uma decisão em tempo real", disse Sam Deadwyler, professor de fisiologia e farmacologia da Wake Forest e um dos autores do estudo. Sob a influência da cocaína, a prótese restaurou e até melhorou em comparação com a linha de base, com os macacos selecionando a imagem correta 10% mais frequentemente do que antes.
"Com base nas descobertas deste estudo, esperamos no futuro desenvolver uma neuroprótese implantável que possa ajudar as pessoas a se recuperarem de deficiências cognitivas devido a lesões cerebrais", disse Robert E. Hampson, professor da Wake Forest e principal autor do estudo.
É concebível, no entanto, que a tentação de uma prótese neural possa ser forte o suficiente para algum dia atrair uma multidão diferente - em vez daqueles que sofreram um derrame ou lesão, pessoas simplesmente procurando uma vantagem competitiva. Pode parecer exagero, mas em uma era de drogas “neuroenhancing” e cirurgias plásticas cada vez maiores, não se sabe onde o conceito de próteses neurais pode ir.
