Implante cerebral fornece visão artificial para mulher cega pela primeira vez na história

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Berna Gomez, usando óculos para testar a prótese. Crédito: Centro dos Olhos John A. Moran da Universidade de Utah.

Por Carly Cassella
Publicado na ScienceAlert

Uma prótese visual implantada diretamente no cérebro permitiu que uma mulher cega percebesse formas e letras bidimensionais pela primeira vez em 16 anos.

Os pesquisadores norte-americanos por trás desse avanço fenomenal em próteses ópticas publicaram recentemente os resultados de seus experimentos, apresentando descobertas que podem ajudar a revolucionar a maneira como ajudamos aqueles sem visão a enxergar novamente.

Aos 42 anos, Berna Gomez desenvolveu neuropatia óptica tóxica, uma condição médica deletéria que destruiu rapidamente os nervos ópticos que conectam seus olhos ao cérebro.

Em apenas alguns dias, os rostos dos dois filhos de Gomez e de seu marido desapareceram na escuridão, e sua carreira como professora de ciências chegou a um fim inesperado.

Então, em 2018, aos 57 anos, Gomez tomou uma decisão corajosa. Ela se ofereceu para ser a primeira pessoa a ter um minúsculo eletrodo com cem microagulhas implantado na região visual de seu cérebro. O protótipo não seria maior que uma moeda de um centavo, cerca de 4 mm por 4 mm, e seria retirado novamente após seis meses.

Ao contrário dos implantes de retina, que estão sendo explorados como uma forma de usar luz artificialmente para estimular os nervos que se estendem da retina, este dispositivo específico, conhecido como Prótese Moran|Cortivis, passa do olho e do nervo óptico completamente e vai direto para a fonte de percepção visual.

Depois de passar por uma neurocirurgia para implantar o dispositivo na Espanha, Gomez passou os seis meses seguintes indo ao laboratório todos os dias por quatro horas para se submeter a testes e treinamento com a nova prótese.

Os primeiros dois meses foram gastos em grande parte para fazer Gomez diferenciar entre os vislumbres espontâneos de luz que ela ainda ocasionalmente vê em sua mente e os pontos de luz que foram induzidos pela estimulação direta de sua prótese.

Uma vez que ela pudesse fazer isso, os pesquisadores poderiam começar a apresentar a ela desafios visuais reais.

Quando um eletrodo em sua prótese foi estimulado, Gomez relatou ter visto um piscar de luz, conhecida como fosfeno. Dependendo da intensidade da estimulação, o ponto de luz pode ser mais brilhante ou mais desbotado, ter uma cor branca ou um tom mais sépia.

Quando mais de dois eletrodos foram estimulados simultaneamente, Gomez achou mais fácil perceber os pontos de luz. Alguns padrões de estimulação pareciam pontos próximos, enquanto outros eram mais como linhas horizontais.

“Eu posso ver algo”, disse Gomez ao vislumbrar uma linha branca em seu cérebro em 2018.

As linhas verticais foram as mais difíceis para os pesquisadores induzirem, mas ao final do treinamento Gomez foi capaz de diferenciar corretamente entre os padrões horizontais e verticais com uma precisão de 100 por cento.

A Matriz de Microeletrodos Utah em ação. Crédito: Centro dos Olhos John A. Moran da Universidade de Utah.

“Além disso, o paciente relatou que as percepções tinham formas mais alongadas quando aumentamos a distância entre os eletrodos estimulantes”, escreveram os autores em seu estudo. “Isto sugere que o tamanho e o aspecto do Fosfeno não são apenas função do número de eletrodos a serem estimulados, mas também da sua distribuição espacial”.

Dados esses resultados promissores, o último mês do experimento foi usado para investigar se Gomez conseguia “ver” as letras com sua prótese.

Quando até 16 eletrodos foram estimulados simultaneamente em padrões diferentes, Gomez pôde identificar sem dificuldades algumas letras como I, L, C, V e O. Ela poderia até diferenciar entre um O maiúsculo e um o minúsculo.

Os padrões de estimulação necessários para o resto do alfabeto ainda são desconhecidos, mas as descobertas sugerem que a maneira como estimulamos os neurônios com eletrodos no cérebro pode criar imagens bidimensionais.

A última parte do experimento envolveu Gomez usando óculos especiais incorporados a uma câmera de vídeo em miniatura. Esta câmera escaneou objetos à sua frente e então estimulou diferentes combinações de eletrodos em seu cérebro por meio da prótese, criando assim imagens visuais simples.

Os óculos acabaram permitindo que Gomez fizesse a distinção entre as bordas contrastantes das linhas pretas e brancas no papelão. Ela poderia até encontrar a localização de um grande quadrado branco na parte esquerda ou direita da tela do computador. Quanto mais Gomez praticava, mais rápida ela ficava.

Os resultados são animadores, mas só se limitam para uma única disciplina ao longo de seis meses. Antes que este protótipo se torne disponível para uso clínico, ele precisará ser testado entre muitos mais pacientes por períodos de tempo muito mais longos.

Outros estudos implantaram as mesmas matrizes de microeletrodos, conhecidas como matrizes de eletrodos Utah, em outras partes do cérebro para ajudar a controlar membros artificiais, portanto sabemos que estão seguras pelo menos a curto prazo. Mas ainda é cedo para a tecnologia, o que corre o risco de uma queda constante na funcionalidade em apenas alguns meses de operação.

Embora a engenharia aumenta a confiabilidade dos dispositivos, ainda precisamos saber exatamente como programar o software que interpreta a entrada visual.

No ano passado, pesquisadores da Faculdade de Medicina Baylor em Houston inseriram um dispositivo semelhante em uma parte mais profunda do córtex visual. Entre cinco participantes do estudo, três deles com visão e dois cegos, a equipe descobriu que o dispositivo ajudou pessoas cegas a traçar as formas de letras simples como W, S e Z.

No caso de Gomez, não havia evidências do dispositivo desencadeando morte neural, ataques epilépticos ou outros efeitos colaterais negativos, o que é um bom sinal e sugere que a microestimulação pode ser usada com segurança para restaurar a visão funcional, mesmo entre aqueles que sofreram danos irreversíveis em suas retinas ou nervos ópticos.

“Um dos objetivos desta pesquisa é conceder a uma pessoa cega mais mobilidade”, disse o bioengenheiro Richard Normann, da Universidade de Utah. “Isso pode permitir que elas identifiquem uma pessoa, portas ou carros facilmente. Pode aumentar a independência e a segurança. É para isso que estamos trabalhando”.

No momento, parece que apenas uma forma muito rudimentar de visão pode ser recuperada com próteses visuais, mas quanto mais estudarmos o cérebro e esses dispositivos entre pessoas cegas e com visão, melhor descobriremos como certos padrões de estimulação podem se reproduzir imagens visuais mais complexas.

Talvez um dia, outros pacientes no futuro serão capazes de identificar todo o alfabeto com esta prótese por causa do que Gomez fez. Mais quatro pacientes já estão na fila para experimentar o dispositivo.

“Eu sei que sou cega, que sempre serei cega”, disse Gomez em um comunicado há alguns anos. “Mas eu senti que poderia fazer algo para ajudar as pessoas no futuro. Ainda me sinto assim”.

O nome de Gomez é listado como coautora no estudo por toda a sua contribuição e trabalho árduo.

O estudo foi publicado no Journal of Clinical Investigation.