Espirituialidades e Sociedade



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Amputados começam a ter sensações em membros artificiais

 

 

 

13/03/2014

 
Amputados começam a ter sensações em membros artificiais

por Josh Fischmann
The New York Times

Algo está faltando. Todo amputado sabe disso e é mais do que um braço ou uma perna. Esses membros podem ser repostos com substitutos feitos de metal e plástico, controlados por chips de computador avançados, com a habilidade de segurar, virar, andar.

Por fora, eles podem parecer reais e, por dentro, são máquinas incríveis. Mas, eles são ferramentas, e não fazem parte do corpo dos pacientes. Não têm sensibilidade e não respondem instantaneamente às intenções do amputado.

Por causa dessa falta de sensação e controle, conta Dennis Aabo Sørensen, um dinamarquês de 36 anos que perdeu sua mão esquerda em uma explosão de fogos de artifício, há quase uma década, só podia dizer o que estava tocando com sua mão protética olhando para o objeto.

Agora, para Sørensen e outros amputados, tudo isso está mudando. Neste mês, cientistas anunciaram a ligação de sensores de pressão nos dedos de uma mão artificial aos nervos sensoriais do braço de Sørensen. Ele pegou um bloco e seus nervos sentiram.

"Eu consegui sentir coisas arredondadas, coisas suaves e coisas duras", ele diz. "É incrível poder sentir algo que eu não conseguia sentir há tantos anos."

Isso representa mais do que um reforço psicológico. Experiências mostram que o feedback sensorial melhora muito a capacidade de o paciente controlar uma prótese, a ponto de conseguir arrancar o cabo de uma fruta.

 

Passos gigantes

O caso de Sørensen é apenas um de vários esforços em andamento para dotar os membros artificiais de sensação real. Os pesquisadores da Universidade da Reserva de Case Western, em Cleveland, Ohio, também restauraram a sensação em uma mão artificial, transmitindo as diferenças não apenas de pressão, mas também de textura.

No Instituto de Reabilitação de Chicago, os cientistas superaram no final do ano passado uma das maiores barreiras das próteses, criando uma perna controlada pelo pensamento, capaz de subir escadas e de passar da posição sentada para em pé em resposta aos sinais dos nervos do que restou do membro amputado do paciente. Os pesquisadores também desenvolveram algo chamado reconhecimento de padrão, no qual a prótese pode "aprender" a interpretar os sinais dos nervos do paciente em tempo real, respondendo diretamente às intenções.

"Nós podemos fazer as pessoas verem os membros como se de fato pertencessem a elas", diz Paul Marasco, um neurocientista do Instituto Lerner de Pesquisa da Cleveland Clinic, que trabalha em sensação e próteses.

"Nós estamos chegando a uma massa crítica de pesquisa, não apenas resultados aqui e acolá, de modo que acho que isso realmente acontecerá daqui a cinco ou dez anos."

O trabalho ainda é experimental, os cientistas se apressam em enfatizar, e outros avanços precisam ocorrer antes que essas próteses estejam prontas para uso diário. As conexões ainda precisam se tornar sem fio em vez de cabeadas, porque ninguém vai para casa com cabos penetrando na pele. "Mas quando isso for aperfeiçoado, será imenso", diz Robert Lipschutz, um protético do Instituto de Reabilitação de Chicago.


Mão protética com sensação

Sørensen já tinha uma mão artificial que abria e fechava em resposta às contrações do músculo em seu coto. Para acrescentar feedback sensorial, Silvestro Micera e colegas da Scuola Superiore Sant'Anna, na Itália, e da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, adicionaram sensores a tendões mecânicos nos dedos da prótese. Os sensores geram sinais elétricos quando os tendões empurram um objeto. Esses sinais são transmitidos a um computador, que os transmite por fios que penetram na pele de Sørensen. Os fios levam a eletrodos nos nervos sensoriais no coto dele que antes terminavam em sua mão.

Por um mês, Sørensen realizou uma série de tarefas visando simular os desafios da vida cotidiana – pegar, virar, apertar, pinçar – coisas que pessoas com as duas mãos fazem sem pensar, mas que Sørensen não fazia há nove anos. Em resposta, ele sentiu sensações diferentes de formigamento, dependendo da quantidade de pressão que precisava aplicar para segurar um objeto. Assim, ele gradualmente passou a associar o formigamento a diferentes qualidades, duro, macio e redondo.

Enquanto Micera e seus colegas trabalhavam com Sørensen, Dustin Tyler, da Reserva de Case Western e do Centro Médico de Assuntos de Veteranos de Cleveland, e sua equipe desenvolviam um sistema semelhante. Em um encontro científico em novembro de 2013, Tyler relatou o sucesso em dois pacientes. E não por um mês, mas por um ano.

"A longevidade prova que o sistema é realmente estável", ele diz.

"E nós colocamos eletrodos em oito lugares diferentes nos nervos dos pacientes. Um paciente pode sentir sensação de oito lugares distintos na mão: o polegar, alguns dedos, as costas da mão e a palma. Nós podemos ajustar o tamanho desses pontos ajustando o sinal. Assim, nós basicamente restauramos toda a mão."

Receber feedback sensorial de um objeto representa uma mudança de jogo na relação do paciente com o mundo. Sem esse toque, por exemplo, os amputados precisam olhar para suas mãos protéticas para ver se estão pegando um copo de papel com muita força -- muitas vezes tarde demais para impedir que derrame. Alguns conseguem ganhar um controle modesto escutando o som dos motores na prótese, que muda ao encontrarem resistência.

Mas com o feedback sensorial direto, Tyler descobriu, "nossos pacientes podem arrancar os cabos das cerejas. Isso é realmente impressionante. Se desligamos o toque, eles apertam forte demais e espremem a fruta. Ou apertam fraco demais e os cabos escapam de seus dedos".

O grupo de Tyler está atualmente trabalhando na alteração dos sinais elétricos gerados pelos sensores dos dedos, para permitir que os pacientes sintam diferentes texturas, como áspero e suave, além da pressão.

"Nós achamos que podemos conseguir toda uma suíte de sensações", diz Tyler.

"O cérebro quer isso. Ele procura por isso."

Futuramente, ele acha que o sistema será implantado integralmente sob a pele e se comunicará com o membro artificial sem fio, como o sistema Bluetooth no celular.

 

Amplificadores de pensamento

Para ampliar ainda mais a sensação da prótese como uma parte orgânica de seu usuário, os médicos e engenheiros do Instituto de Reabilitação de Chicago desenvolveram membros artificiais que respondem imediatamente aos pensamentos dos pacientes.

Chips de computador dentro das próteses estão conectados a sensores que captam os sinais motores dos nervos no coto do paciente, que antes comandavam uma mão a abrir, por exemplo, ou o pulso a virar. Fios não penetram na pele. Usando um método chamado reinervação muscular dirigida, os nervos primeiro são redirecionados por um cirurgião para os grandes músculos na extremidade da parte que restou do membro. Os músculos são eletricamente ativos: eles atuam como amplificadores para os sinais nervosos, os reforçando o bastante para os sensores da prótese os captarem e enviá-los aos motores que movem a mão.

Até recentemente, esses sinais eram interpretados um de cada vez -- virar o pulso, então abrir a mão-- resultando em movimentos que careciam do movimento fluido e interligado de um braço real. Agora, algoritmos de computador mais refinados nos chips reconhecem os padrões, ligando um movimento ao próximo. Os resultados são mais suaves e exigem menos planejamento consciente; o paciente apenas pensa e o membro se move.

Amanda Kitts, que vive na Flórida e teve seu braço amputado (e que esteve no artigo de capa da "National Geographic" de janeiro de 2010 sobre biônica), apenas coloca seu braço pela manhã.

"Eu flexiono o pulso, faço uma rotação, algumas poucas outras coisas e estou pronta", ela diz.

"Antes eu pensava muito mais sobre o que estava fazendo."

Essa tecnologia agora foi estendida a um dos problemas mais espinhosos das próteses: levantar uma perna. A posição do joelho e do tornozelo quando uma pessoa está sentada, e a carga que as juntas suportam, é radicalmente diferente da posição e carga quando uma pessoa caminha. Os fabricantes de pernas artificiais recorreram à adição de uma chave manual em suas próteses, que os usuários precisam usar para alternar entre as posições sentado e em pé -- muito longe do movimento controlado pelo pensamento.

Mas no final do ano passado, Levi Hargrove, diretor de engenharia neural do Instituto de Reabilitação de Chicago, deu aos amputados uma perna pensante para eles se levantarem – e até mesmo subirem escadas. Sensores robóticos detectam mudanças de velocidade, orientação e peso e fornecem a informação para chips de computador embutidos, que ajudam a perna a responder às diferenças no terreno. Para evitar o chaveamento mecânico desajeitado e permitir que o membro responda à intenção do usuário, nervos motores que antes controlavam os movimentos do tornozelo são redirecionados para os músculos da coxa, aproveitando o fato de os músculos da coxa serem ativados durante uma caminhada normal, quando os músculos do tornozelo se movem.

"Nós podemos usar esses padrões, de modo que os sinais do músculo da coxa preveem o que o músculo do tornozelo fará", diz Hargrove. A tensão na coxa, por exemplo, envia um sinal para o joelho ficar reto e para o tornozelo deixar o pé perpendicular em relação à perna: em outras palavras, para se levantar. O software de reconhecimento de padrão suaviza os movimentos, para que o paciente não caia. Um grau diferente de tensão na coxa flexiona a perna para subir um degrau na escada.

As próteses estão dando um passo imenso à frente. Desta vez, com sensação.


Fonte:
http://noticias.uol.com.br/midiaglobal/nytimes/2014/03/03/amputados-comecam-ter-sensacoes-em-membros-artificiais.htm

 

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