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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