Israel desenvolve cerebelo robótico

Rato com o implante robótico desenvolvido para substituir as funções do cerebelo: roedor consegue transmitir, pelo aparelho, informação sensorial que o permitiu piscas
(Foto: Divulgação)

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel, desenvolveu um cerebelo robótico que recebe, interpreta e transmite a informação sensorial do tronco cerebral, facilitando a comunicação entre o cérebro e o corpo. O chip, desenvolvido pelo cientista Matti Mintz, imita a coordenação do cerebelo dos movimentos do corpo. O transistor foi implantado no cérebro de um rato apelidado RoboRat. 

O componente é ligado ao cérebro por meio de fios e substitui o cerebelo de um rato. O uso do chip, alerta a equipe de cientistas de Tel Aviv, permitiu ao roedor voltar à atividade normal. 

O cerebelo é responsável por toda coordenação e movimentação do corpo. Durante a pesquisa, a equipe de Mintz queria verificar se o equipamento sintético poderia receber e interpretar informação sensorial a partir do tronco cerebral, analisá-lo como um cerebelo biológico faz e transmitir as informações de volta para centros motores do tronco cerebral. 

Para testar a interface robótica entre o corpo e o cérebro, os pesquisadores ensinaram um rato de laboratório a piscar sempre que ouvia um som particular. Os cientistas danificaram o cerebelo do animal e constataram que ele não podia executar esta resposta condicionada. Quando o chip robótico foi ligado ao seu cérebro, o rato conseguiu piscar quando ouviu um som condicionado. 

Os pesquisadores querem descobrir se o mesmo tipo de tecnologia usada poderia ser aplicada a outras regiões do cérebro que foram danificadas. A ideia é que outros tipos de deficiências, como perda de movimentos, poderiam ser contornadas com o uso desses transístores. 

O professor Mintz, do Departamento de Psicologia da universidade, defende que um dia isso será possível. Os cientistas acreditam que, no futuro, o cerebelo artificial poderia dar origem a implantes eletrônicos que substituiriam tecidos não funcionais no cérebro humano.
Mintz explicou que o chip imita uma série de atividades neuronais naturais e conecta-se às entradas e saídas do circuito do cérebro danificado. Biotecnologias atuais, como próteses, só permitem uma forma de comunicação com o cérebro. 

A tecnologia utilizada nos experimentos liderados por Mintz foram desenvolvidos por uma equipe de cientistas da Universidade de Tel Aviv e outros centros de pesquisa da Europa. 

O chip cerebelo foi construído por Paolo del Giudice, do Instituto Nacional de Física Nuclear, em Roma, com base em análises de laboratório feitas pela equipe israelense dos sinais do tronco cerebral em uma alimentação do cerebelo natural. Esta informação foi utilizada para remodelar uma versão do chip implantado fora do crânio e ligado ao cérebro através de eletrodos desenvolvidos pelo pesquisador Yosi Shacham, de Israel. “É uma prova do conceito de que podemos registrar as informações do cérebro, analisá-la de uma forma semelhante à rede biológica e, em seguida, devolvê-la para o cérebro”, disse Mintz. 

Hoje a reabilitação é baseada em manipulações comportamentais dirigidas à ativação no cérebro de processos de auto-reparo. “Os avanços futuros deverão incluir manipulações biológicas, tais como a manipulação genética e terapia com células-tronco para promover a recuperação neuronal. Outra estratégia possível é a substituição de microcircuitos neuronal definida por análogos sintéticos.”

Ação na Unicamp incentiva pesquisas sobre o cérebro

A Unicamp tem um programa de Cooperação Interinstitucional de Apoio a Pesquisas sobre o Cérebro (Cinapce) que visa promover pesquisas em neurociências e formar uma rede de colaboração entre diversas instituições de São Paulo. O programa conta com cerca de 180 colaboradores, entre pesquisadores principais e pós-graduandos de nove unidades da Unicamp, USP, Unifesp e Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa. A tecnologia é importante aliada desses cientistas. Uma máquina de ressonância magnética de alto campo foi comprada para impulsionar as pesquisas. Ela permite ver o cérebro em ação e analisar as regiões que controlam determinadas funções. 

Os cientistas contam ainda com a ajuda de outra tecnologia introduzida no País pela Unicamp, um equipamento óptico com sondas que são posicionadas no couro cabeludo, usando-se a luz laser para trazer informações sobre o funcionamento cerebral. Combinadas, as duas técnicas acrescentam novos dados simultâneos sobre o cérebro das pessoas. Nos estudos sobre epilepsia, os neurocientistas ganharam a ajuda de profissionais do Instituto de Computação. O neurocientista Li Li Min explica que as causas da epilepsia são variadas, como uma lesão no cérebro, que, por sua vez, pode ser microscópica, extensa ou metabólica. Há lesões que não são detectadas a olho nu e, por isso, um grupo do Instituto de Computação vem buscando meios de apontar alterações nas imagens digitais de ressonância através de manipulações matemáticas. (PA/AAN) 

Saiba mais

O cerebelo é um órgão do sistema nervoso responsável pela coordenação das atividades dos músculos esqueléticos, do tato, visão e audição, a partir de informações recebidas. Indivíduos com lesão no cerebelo exibem fraqueza e perda do tônus muscular, assim como movimentos descoordenados. Suas atividades estão relacionadas com o equilíbrio e postura corporal. O cerebelo trabalha em conexão com o córtex cerebral e o tronco encefálico. 

Vítima de AVC pode ter implante 

A equipe de cientistas da Universidade de Tel Aviv diz que muitas pesquisas ainda têm que ser feitas, mas é consenso que o cerebelo eletrônico israelense pode contribuir para a construção de implantes eletrônicos que substituem o tecido danificado no cérebro humano. Isso seria um avanço significativo para as pessoas cujo cérebro foi danificado por um acidente vascular cerebral, por exemplo.
O pesquisador Robert Prueckl, da Guger Áustria Technologies, trabalha em conjunto com os pesquisadores no sentido de modelar áreas maiores do cerebelo para que aprendam uma sequência de movimentos. O cientista Matti Mintz imagina ainda outra aplicação para o cerebelo eletrônico. Ele acredita que é possível que algum dia o equipamento possa ser adicionado a um cérebro funcionando normalmente para acelerar a aprendizagem ou melhorar a memória em idosos.

Computador neural
O físico Karlheinz Meier, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, diz que o cérebro tem capacidade computacional. Junto com outros 15 cientistas de sete países europeus, ele trabalha para construir um computador neural que seria capaz de funcionar de forma análoga à do cérebro humano. “Claramente há algo para se aprender com a biologia. Eu acredito que os sistemas que estamos começando a desenvolver poderão ser parte de uma nova revolução na tecnologia da informação”, disse o cientista.
Os físicos querem usar modelos matemáticos para construir um computador neural capaz de emular o cérebro. 

O primeiro resultado do esforço é o “cérebro em um chip”, uma rede de 300 neurônios e meio milhão de sinapses montados sobre um único chip. A equipe de pesquisadores quer utilizar eletrônica analógica para representar os neurônios e eletrônica digital para representar as comunicações entre eles. É uma combinação verdadeiramente única. (PA/AAN)