Uma equipa de cientistas da Coreia do Sul e dos Estados Unidos da América desenvolveu um dispositivo que pode controlar os circuitos neurais usando um pequeno implante cerebral controlado a partir de um smartphone. No estudo já publicado na revista Nature Biomedical Engineering, os cientistas indicam que o dispositivo pode acelerar a descoberta de doenças cerebrais como Parkinson, Alzheimer, dependência, depressão e dor.
O dispositivo usa cartuchos substituíveis de fármacos, do tipo lego, e um poderoso bluetooth de baixa energia. O alvo podem ser neurónios específicos, para os quais são usados fármacos e luz por longos períodos.
“O dispositivo neural possibilita uma neuromodulação química e ótica a longo prazo que nunca tinha sido alcançada antes”, referiu o autor principal do estudo, Raza Qazi, investigador do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia e da Universidade do Colorado em Boulder.
Raza Qazi referiu que esta tecnologia vai muito para além dos métodos convencionais usados pelos neurocientistas, que geralmente recorrem a tubos de metal rígidos e fibras óticas para fornecer fármacos e luz. Estes dispositivos além de limitarem o movimento do sujeito devido às conexões físicas com equipamentos volumosos, a estrutura relativamente rígida causa lesão no tecido cerebral mole ao longo do tempo, tornando-os inadequados para implantes por um período longo.
Os diversos esforços para mitigar parcialmente a resposta adversa dos tecidos, foi a incorporação de sondas leves e plataformas sem fios, mas as soluções foram limitadas pela incapacidade de fornecer medicamentos por longos períodos, bem como pelas configurações de controlo volumosas e complexas.
Para resolver a entrega de medicamentos a longo prazo em plataformas sem fios, os cientistas tiveram que resolver o desafio crítico de esgotamento e evaporação de fármacos. Os investigadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia e da Universidade de Washington em Seattle colaboraram para inventar um dispositivo neural com um cartucho substituível, que podesse permitir aos neurocientistas estudar os mesmos circuitos cerebrais durante vários meses sem se preocuparem com a falta de fármacos.
Esses cartuchos de medicamentos ‘plug-and-play’ foram montados num implante cerebral em ratos com uma sonda leve e ultrafina (espessura de um fio de cabelo humano), que consistia de canais microfluídicos e minúsculos LEDs (menores que um grão de sal), com doses ilimitadas de fármacos e luz.
Controlados com uma interface de utilizador simples num smartphone, os neurocientistas podem facilmente ativar qualquer combinação específica ou sequenciamento preciso da luz e dos medicamentos em qualquer animal em que esteja implantada a plataforma, sem ter a necessidade de estar fisicamente dentro do laboratório.
Usando esses dispositivos neurais sem fios, os investigadores também podem facilmente configurar estudos totalmente automatizados em animais, em que o comportamento de um animal pode afetar positivamente ou negativamente o comportamento noutros animais por meio do acionamento condicional da luz e / ou da liberação de fármaco.
“Este dispositivo revolucionário é fruto do projeto avançado de eletrónica e da poderosa engenharia de micro e nanoescala”, referiu Jae-Woong Jeong, professor de engenharia elétrica do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia. “Estamos interessados em desenvolver ainda mais essa tecnologia para fazer um implante cerebral para aplicações clínicas”, acrescentou o investigador.
Michael Bruchas, professor de anestesiologia e medicina da dor e farmacologia da Escola de Medicina da Universidade de Washington, referiu que esta tecnologia vai ajudar os investigadores de várias maneiras.
O investigador acrescentou: “Isto permite-nos dissecar melhor a base do comportamento do circuito neural, e como os neuromoduladores específicos do cérebro ajustam o comportamento de várias maneiras”, e neste sentido “estamos ansiosos para utilizar o dispositivo em estudos farmacológicos complexos, que possam ajudar-nos a desenvolver novas terapias para a dor, o vício e os distúrbios emocionais”.
Os investigadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, desenvolvem dispositivos eletrónicos suaves para plataformas portáteis e implantáveis, e os neurocientistas da Universidade de Washington, estudam os circuitos cerebrais que controlam o stress, a depressão, o vício, a dor e outros distúrbios neuropsiquiátricos.
O esforço colaborativo global entre engenheiros e neurocientistas durante três anos consecutivos e dezenas de aperfeiçoamentos no design levaram à validação bem-sucedida deste poderoso implante cerebral em ratos que se movimentam livremente, o que os investigadores acreditam que pode realmente ajudar a acelerar a descoberta do cérebro e das suas doenças.
