Uma pesquisa conduzida pela Universidade da Califórnia está desenvolvendo uma tecnologia que pode facilitar a análise do cérebro humano. Ao contrário de outras técnicas, o novo implante neural é inserido na superfície do órgão, mas é capaz de ler a atividade neural de suas profundezas.
O projeto está em fase de testes. Detalhes foram publicados em um artigo no portal Nature Nanotechnology.
Como o implante funciona?
- Atualmente, os métodos menos invasivos para capturar a atividade neural do cérebro não conseguem alcançar a parte mais profunda do órgão. Para isso, é preciso utilizar técnicas com agulhas que podem gerar inflamações e cicatrizes.
- Ao contrário disso, o novo implante neural é inserido na superfície do cérebro e consegue capturar as informações de sua profundidade sem causar danos.
- O aparelho é capaz disso porque sua rede neural é treinada para prever a atividade de cálcio do cérebro a partir de sinais elétricos da superfície.
- Isso permite antecipar a atividade neural em diferentes níveis de profundidade.
- Além disso, possibilita realizar experimentos de longa duração nos quais o indivíduo pode se locomover e realizar tarefas livremente.
Segundo Duygu Kuzum, o implante neural tem a praticidade que a captura de imagens tradicional do cérebro não possui:
Isso pode fornecer uma compreensão mais abrangente da atividade neural em cenários dinâmicos do mundo real.
Duygu Kuzum para o Phys.org
Aplicação em camundongos
- O implante foi testado em camundongos geneticamente modificados.
- Ele permitiu a captura simultânea de informações de dois tipos de atividade neural: atividade elétrica e atividade de cálcio.
- Colocado na superfície do cérebro, o implante registrou sinais elétricos dos neurônios nas camadas externas.
- Utilizando um microscópio de dois fótons, os pesquisadores obtiveram imagens de picos de cálcio de neurônios localizados a uma profundidade de até 250 micrômetros abaixo da superfície.
Transparência e aprendizado de máquina
O implante neural consiste em uma tira de polímero fina e flexível, incorporada com uma série de pequenos eletrodos circulares de grafeno de alta densidade. Cada um deles é conectado a uma placa de circuito por meio de fios de grafeno micrométricos.
A tecnologia combina a transparência com métodos avançados de aprendizado de máquina. A primeira característica permite uma melhor visualização dos neurônios com um microscópio. Já a segunda possibilita a previsão da atividade neural profunda e aprimora a qualidade do sinal captado.
Para garantir total transparência, o implante foi fabricado com duas camadas de fios de grafeno ultrafinos e longos com ácido nítrico no meio. Uma técnica de microfabricação também tornou os eletrodos extremamente pequenos, melhorando o fluxo de elétrons.
Futuro da pesquisa
Futuramente, a equipe do estudo pretende realizar testes com outros tipos de animais que devem gerar resultados que apoiem os experimentos em humanos. Atualmente, a tecnologia é compartilhada com laboratórios nos EUA e na Europa para fins de pesquisa.
