Implantes de eletrodos capazes de restaurar funções motoras de pessoas após paralisia completa

Por Keli F. Seidel – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR

Em fevereiro de 2022, foram publicados, na renomada revista Nature Medicine, os bem-sucedidos resultados de uma pesquisa onde, pessoas acometidas por paralisia completa, voltaram a andar, nadar, pedalar em suas bicicletas, etc. [1] Mas como isso foi possível? Pesquisadores relatam que este feito é resultado de algumas décadas de estudos. Alguns dos casos envolvem inclusive resultados de pacientes que tinham tido lesão medular grave. 

Um ser humano saudável possui nervos na coluna espinhal que enviam sinais do cérebro para, por exemplo, as pernas. A partir dessa comunicação é que o cérebro “diz” aos músculos como agirem para que possamos caminhar, correr ou pular. Quando a medula é machucada sofrendo algum dano, a consequência disso é a perda de movimentos dos membros uma vez que o cérebro perde seu canal de conversa com os músculos. Mesmo em caso de lesões mais leves, o sinal que chega ao músculo é muito fraco, não sendo suficiente para gerar uma estimulação nervosa. Foram nestes casos, de danos leves na medula, que os implantes de eletrodos para estimulação elétrica epidural puderam reestabelecer uma  melhor qualidade de vida a pessoas com paralisias

Voltando no tempo, pesquisadores já haviam conseguido implantar anteriormente eletrodos que ajudassem pacientes acometidos por paralisia a voltar a ter alguns tipos de movimentos. Por exemplo, em 2018, pesquisadores implantaram um conjunto de 16 eletrodos na região lombar de quatro pacientes que tiveram paralisia decorrente de acidentes vários anos antes [2]. Naquele momento, o estudo mostrou o resultado de recuperação de pacientes que voltaram a ter movimento para andar, ficar em pé e ter mobilidade do tronco após 15 semanas sendo expostos a várias sessões de estimulação. A conclusão deste trabalho de 2018 foi de que a técnica desenvolvida poderia ser conveniente apenas para algumas circunstâncias especiais com treinamento intensivo e estimulação elétrica anos após uma lesão na medula espinhal que causou paralisia completa das pernas.

Os avanços obtidos para o trabalho mais atual [1], conta com um sistema que usa um arranjo de eletrodos com flexíbilidade mecânica, o qual é colocado no topo dos nervos da medula espinhal, abaixo das vértebras. Como inovação neste trabalho, pesquisadores hipotetizaram que um arranjo de eletrodos direcionados ao conjunto de raízes dorsais envolvidas nos movimentos de pernas e tronco resultaria em eficácia superior, do que os originalmente projetados para atingir a coluna dorsal da medula espinhal. O eletrodo fornece pulsos elétricos aos nervos da medula espinhal que controlam diferentes músculos das pernas e do tronco. O controle deste pulsos elétricos ocorre através de um software instalado num tablet, o qual emite pulsos elétricos equivalentes a comandos como ficar em pé ou caminhar. É o paciente que seleciona a opção devida no tablet, de acordo com o movimento específico desejado. O tablet aciona um dispositivo implantado no abdomem do paciente (dispositivo semelhante a um marca-passo), o qual envia sinais wireless para o eletrodo implantado gerando uma estimulação em diferentes conjuntos de músculos. Diferentes movimentos, como estender ou flexionar músculos, são quantificados em nosso corpo por diferentes frequências de pulsos. Por exemplo, a frequência de pulso para os músculos extensores possui valor de 20 Hz, enquanto para músculos flexores o valor é de 100 Hz, devido aos neurônios motores que inervam esses músculos e exibem frequências de ativação preferencial distintas. Baseado nestas informações, cada paciente do estudo passou por um processo de calibração destes valores de frequência de pulsos e, uma vez que esta biblioteca de valores foi configurada, a sequência temporal de pulsos emitida pelos eletrodos já está otimizada para cada participante. Ao paciente cabe acessar uma simples biblioteca referente a movimentos motores na tela do tablet, e com isso executar os movimentos.

Apesar dos resultados bastante promissores, há ainda muitas limitações desta tecnologia para ser aplicada em diferentes pacientes. Embora os pacientes tenham conseguido se locomover de forma independente, é importante ressaltar que eles não recuperaram os movimentos naturais. Alguns pacientes com danos espinhais menos graves foram capazes de modular os movimentos das pernas durante a estimulação elétrica peridural com eletrodos, sugerindo que a estimulação aumentou os sinais das vias descendentes residuais. Ainda que sejam resultados que não possam ser estendidos em grande escala  outros pacientes, pesquisas como esta estão abrindo um caminho realista para que pacientes acometidos por lesões na medula possam usufruir de implantes capazes de melhorar seu bem-estar ou até mesmo recuperar suas condições de mobilidade.

A seguir, vídeo demonstrando efeitos dos eletrodos ligados (em comparação aos desligados) durante uma variedade de atividades motoras:

Para saber mais:

  1. Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis
  2. Recovery of Over-Ground Walking after Chronic Motor Complete Spinal Cord Injury

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s