Interface cérebro-computador-perna restaura movimento após AVC

Os pesquisadores da Skoltech criaram um novo método para a reabilitação da perna após uma lesão ou acidente vascular cerebral que usa uma interface cérebro-computador e estimulação elétrica da coluna através da pele. Criada por cientistas dos centros de Neuro e Engenharia do Instituto, a solução incorpora realidade virtual e permite que pacientes paralisados ​​recuperem o controle de seus membros inferiores e dominem os movimentos naturais, restabelecendo a conexão entre movimento e intenção. O sistema foi apresentado na quarta Conferência Internacional sobre Neurotecnologias e Neurointerfaces.

“Pacientes pós-AVC e, até certo ponto, aqueles que sofreram trauma da medula espinhal frequentemente têm que passar por reabilitação na tentativa de reconectar a intenção no cérebro de mover o membro afetado e o movimento muscular real”, comentou o principal autor do estudo, o estagiário de pesquisa da Skoltech, Ivan Ninenko.

“A conquista da nossa equipe é que desenhamos um sistema de treinamento que reúne: um realidade virtual fone de ouvido que incita o paciente a iniciar um movimento da perna em direção a um objetivo virtual e cria a ilusão de movimento independente, uma interface neural que registra a intenção do paciente de se mover, um robô que realmente move a perna de maneira natural graças ao nosso próprio software, e estimulação elétrica transcutânea da medula espinhal, que, grosso modo, amplifica o sinal do cérebro.”

o interface neural usado pelos pesquisadores é um dispositivo pronto para uso, uma tampa com eletrodos captando a atividade elétrica do cérebro. No entanto, a parte do software foi ampliada pelos cientistas, que modificaram o protocolo responsável por identificar uma intenção de movimento.

O robô, fabricado pela KUKA, é um manipulador industrial colaborativo equipado com sensores de torque altamente precisos. Ele é capaz de guiar a perna do paciente na direção correspondente ao objetivo que ele escolher na realidade virtual. A equipe desenvolveu um software especial que permite ao robô emular os movimentos naturais dos membros, reproduzindo a trajetória que a perna de uma pessoa saudável seguiria.

Os óculos de realidade virtual exibem vários alvos para os quais o paciente tenta mover a perna. Uma vez que o movimento pretendido foi lido do cérebro pelo interface cérebro-computador e a robô executa o movimento, o paciente pode realmente ver seu membro se movendo na realidade virtual, mas o assistente robótico é invisível. Isso faz com que o movimento seja percebido como iniciado e controlado pelo cérebro, ajudando a superar a divisão cérebro-músculo.

Finalmente, o último componente do sistema é a estimulação elétrica não invasiva da medula espinhal por meio de eletrodos fixados nas costas do paciente. A ideia por trás disso é que os neurônios podem estar recebendo os chamados sinais subliminares do cérebro que não são fortes o suficiente para resultar em ativação. A estimulação elétrica externa permite que essa barreira seja superada e leva à formação de conexões neurais confiáveis ​​que eventualmente funcionarão sem esse suporte artificial.

“As vendas de robôs médicos aumentaram em 2021 em 23%, de acordo com a Federação Internacional de Robótica. Um total de 14.823 robôs médicos foram vendidos em todo o mundo, principalmente robôs cirúrgicos e robôs para reabilitação. Nossa pesquisa é um passo importante para entender a demanda por funcionalidades-chave por parte dos pacientes. Potencialmente, colaborando com hospitais, podemos desenvolver robôs de reabilitação para o mercado russo para melhorar a qualidade de vida das pessoas com deficiência em nosso país”, disse o professor associado Dzmitry Tsetserukou, coautor do estudo; ele dirige o Laboratório de Robótica Espacial Inteligente da Skoltech e tem experiência no desenvolvimento de robôs de reabilitação e sistemas de realidade virtual para treinamento de enfermeiras no Japão.

“Ainda há muito trabalho a fazer antes que o método possa ser usado clinicamente”, disse Ninenko. “Estamos planejando estabelecer formalmente a eficácia do sistema e adicionar alguns recursos de gamificação que esperamos que os pacientes apreciem e considerem úteis”.