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Desenvolvido por equipes da China e do Japão, o implante cerebral usa um hidrogel orgânico ultraflexível, tem apenas 9 micrômetros de espessura e 128 canais. Em testes com coelhos, manteve 94% da qualidade do sinal após 18 meses, mas a tecnologia ainda não foi testada em seres humanos.
Pesquisadores da China e do Japão criaram um implante cerebral mais fino que um fio de cabelo, com 128 canais e densidade de dados dez vezes maior que a de qualquer hidrogel anterior, que funcionou por 550 dias em coelhos sem provocar inflamação ou cicatriz. Os resultados constam de um artigo científico e foram noticiados pelo jornal South China Morning Post (SCMP).
O dispositivo nasceu de uma colaboração entre instituições asiáticas de peso. Segundo o estudo, o implante cerebral foi desenvolvido pela Universidade de Tsinghua, em Shenzhen, pela Universidade de Tóquio e pelo Instituto de Neurociência de Shenzhen e Hong Kong, ligado à Academia Chinesa de Ciências. Feito de um hidrogel orgânico condutor e com apenas 9 micrômetros de espessura, ele manteve, nos testes com coelhos, 94% da qualidade do sinal após 18 meses, com quase nenhuma inflamação. Ainda assim, a tecnologia foi testada em animais, e não em seres humanos, e ataca um ponto fraco conhecido das interfaces entre cérebro e computador.
O problema da parede carnosa
O grande obstáculo que o implante cerebral tenta resolver é antigo. O cérebro humano é naturalmente macio, enquanto as matrizes de eletrodos avançadas implantadas para ler sinais neurais ou restaurar movimentos são feitas de metais rígidos, como a platina. Esse choque entre o duro e o mole é o que os neurocientistas chamam de problema da parede carnosa.
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Quando algo rígido é colocado contra algo macio dentro de um corpo em movimento, o atrito vence. Com o tempo, o cérebro vibra, o metal roça e a inflamação crônica forma uma camada de tecido cicatricial. Os sinais se degradam e o implante fica inoperante, o que sempre foi um dos pontos fracos das interfaces entre cérebro e computador, ou BCIs, na sigla em inglês.
Um implante cerebral de hidrogel orgânico
Para contornar esse impasse, a equipe da China e do Japão apostou em um material totalmente orgânico e ultraflexível. O implante cerebral tem como base um hidrogel condutor que os pesquisadores batizaram de CHIP, sigla em inglês para hidrogel condutor com percolação interfacial.
Os hidrogéis são redes poliméricas inchadas em água, biocompatíveis, mas historicamente problemáticas para esse uso. Eles apresentavam baixa condutividade elétrica e tendiam a inchar como esponjas em contato com fluidos corporais, distorcendo a grade microscópica dos canais de eletrodos e arruinando a microengenharia, o que por muito tempo dificultou o emprego desses materiais em implantes cerebrais.
A fabricação: mais fino que um fio de cabelo
Os pesquisadores resolveram os dois problemas com uma solução de fabricação engenhosa. Primeiro, o hidrogel foi ancorado previamente a um substrato ultrafino de parileno, para fixar por completo a sua forma, e depois esculpido com fotolitografia de alta precisão enquanto estava totalmente seco. Foi assim que o implante cerebral ganhou a sua estrutura definitiva.
O resultado impressiona pela escala. A matriz tem 128 canais e apenas 9 micrômetros de espessura, muito mais fina que um fio de cabelo humano. Os canais microscópicos também foram compactados para alcançar uma densidade de dados dez vezes maior que a de qualquer hidrogel anterior e, segundo o artigo científico, o material chega a uma condutividade elétrica de 2.512 S/cm.
550 dias em coelhos sem inflamação
Para verificar se o material sobreviveria ao ambiente úmido de um corpo vivo, a equipe implantou os dispositivos em coelhos. Por mais de 550 dias, os animais em livre movimentação transmitiram atividade neural nítida, em um dos testes mais longos já feitos com um implante cerebral desse tipo.
A estabilidade do sinal foi o dado mais marcante. Mesmo após 18 meses, a relação entre sinal e ruído permaneceu em 94% da clareza do primeiro dia. Quando os pesquisadores examinaram o tecido cerebral com coloração histológica, encontraram quase nenhuma inflamação, nenhuma resposta imune agressiva e nenhum tecido cicatricial espesso, um resultado que a equipe descreveu como uma adaptação à superfície do córtex que minimiza a resposta a corpos estranhos.
Durabilidade e os limites do estudo
Os testes de resistência reforçaram o desempenho do material. De acordo com o South China Morning Post, que noticiou o estudo, o hidrogel suportou 1.000 ciclos de tensão de 30%, a deformação máxima absoluta que o tecido cerebral real consegue tolerar, com uma variação de menos de 4% na sua condutividade ao longo desses ciclos.
Mesmo com esses números, é preciso registrar os limites do resultado. O implante cerebral foi testado em animais, e ainda não em seres humanos, e o salto para o uso clínico tende a exigir anos de pesquisa adicional. O que o estudo enfrenta é justamente o ponto fraco histórico das interfaces entre cérebro e computador: a sobrevivência do implante dentro do corpo por longos períodos.
Desenvolvido por equipes da China e do Japão, o implante cerebral de hidrogel orgânico, mais fino que um fio de cabelo e com 128 canais, funcionou por mais de 550 dias em coelhos, manteve 94% da qualidade do sinal após 18 meses e quase não provocou inflamação ou tecido cicatricial, segundo o artigo científico e o South China Morning Post.
Os números são do próprio estudo, e a durabilidade, com 1.000 ciclos de tensão de 30% e menos de 4% de variação na condutividade, aponta para uma possível solução de um dos maiores pontos fracos das interfaces entre cérebro e computador.
Ainda assim, a tecnologia foi testada em animais, e o seu uso em pessoas segue como uma possibilidade futura, em um campo que avança rápido, mas que ainda precisa vencer a distância entre o laboratório e o cérebro humano.
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