Uma matriz de microeletrodos implantada no córtex visual de uma mulher cega permitiu que ela atingisse uma forma simples de visão e identificasse linhas, formas e letras. Em uma investigação clínica de seis meses na Universidade Miguel Hernández na Espanha, o Utah Electrode Array (UEA) demonstrou alto potencial para restaurar um sentido útil de visão em indivíduos cegos e aumentar sua independência.
Berna Gómez, uma ex-professora de ciências de 60 anos que desenvolveu neuropatia óptica tóxica causando cegueira total 16 anos antes, se ofereceu para trabalhar com cientistas do Centro de Olhos John A. Moran da Universidade de Utah e Eduardo Fernández da Universidade Miguel Hernández. Gómez é a primeira pessoa a ter o UEA implantado na região visual do cérebro por um longo período de tempo e a ser submetido a repetidos estímulos.
O co-investigador principal Richard Normann, um bioengenheiro da Universidade de Utah, desenvolveu a primeira UEA há 30 anos. O dispositivo compreende uma matriz de 100 microeletrodos implantados no cérebro para registrar e estimular a atividade elétrica dos neurônios, com o objetivo de restaurar a visão útil para pessoas cegas.
Para este estudo, relatado no Journal of Clinical Investigation, a equipe utilizou a prótese visual experimental Moran / Cortivis, que inclui um par de óculos equipado com uma câmera de vídeo em miniatura que transmite imagens em tempo real. Os dados visuais coletados pela câmera são codificados por software especializado e enviados para a UEA. A matriz então estimula os neurônios a produzir fosfénos (flashes de luz vistos sem entrada visual), percebidos por Gómez como pontos brancos de luz, para criar uma imagem.
Para otimizar a localização de implantação do arranjo de eletrodos, os pesquisadores usaram imagens de RM antes da cirurgia para criar uma reconstrução tridimensional da anatomia da superfície e estruturas neurovasculares do córtex visual primário do sujeito. Eles selecionaram uma região do córtex occipital direito que pudesse ser acessada facilmente, evitando os vasos sanguíneos principais.
Um neurocirurgião realizou uma craniotomia centrada no local desejado e implantou o UEA quadrado de 4 mm com 96 microeletrodos projetando-se de sua base de silicone. O conector externo do eletrodo foi conectado ao crânio usando seis microparafusos de titânio. Gómez foi submetido a estimulação elétrica e sessões de registro neural multiunidades uma ou duas vezes ao dia, cinco dias por semana, por até quatro horas por sessão. Durante o período de estudo de seis meses, ela recebeu aproximadamente 540 horas de estimulação.
Identificando a luz
Como os cegos costumam ter flashes de luz aleatórios, chamados de fosfenos espontâneos, Gómez foi treinado para diferenciá-los dos fenômenos induzidos eletricamente. Nos primeiros dias após o implante, ela relatou um episódio a cada 5 / 10 segundos, mas após 12 semanas, isso ocorreu apenas ocasionalmente. Durante o período de treinamento de quase dois meses, ela aprendeu a reconhecer que os fosfenos eletricamente induzidos estavam sempre localizados na mesma região geral de seu espaço visual e que apareciam em conjunto com um tom auditivo de baixa frequência usado para indicar o início de estimulação elétrica.
Os pesquisadores determinaram que aumentar o número de eletrodos estimulantes, de dois para 16, aumentava significativamente a percepção de brilho, clareza e tamanho dos fosfenos. Eles observaram que era mais fácil para Gómez “ver” pontos de luz quando mais de dois eletrodos eram estimulados. O espaçamento dos eletrodos estimulantes também melhorou o reconhecimento de formas e letras, com eletrodos com espaçamento de 400 μm capazes de gerar imagens distintas e separadas.
Gómez foi então capaz de identificar várias letras e diferenciar se eram maiúsculas ou minúsculas. Ela também foi capaz de discriminar entre diferentes padrões e / ou grupos de eletrodos ao jogar um videogame especialmente projetado.
A equipe descobriu que a cor e o brilho das imagens percebidas podem ser controlados ajustando a corrente elétrica usada para estimular microeletrodos individuais. Correntes acima de 50% do nível de estímulo do limiar (66,8 ± 36,5 μA para um único eletrodo) produziram luz mais brilhante e mais branca; correntes mais baixas criaram imagens escuras de cor sépia. As classificações de brilho mais altas foram alcançadas com correntes de cerca de 90 μA.
“Esses resultados são muito empolgantes porque demonstram segurança e eficácia”, comenta Fernández, que colabora com a Normann há mais de 30 anos. “Demos um passo significativo, mostrando o potencial desses tipos de dispositivos para restaurar a visão funcional de pessoas que perderam a visão.”
“Um dos objetivos dessa pesquisa é dar mais mobilidade ao cego”, acrescenta Normann. “Pode permitir que eles identifiquem uma pessoa, portas ou carros facilmente. Isso pode aumentar a independência e a segurança. É para isso que estamos trabalhando. ”
A equipe espera que o próximo conjunto de experimentos use um sistema codificador de imagem mais sofisticado, capaz de estimular mais eletrodos simultaneamente para reproduzir imagens visuais mais complexas. Eles explicam que uma única matriz UEA provavelmente não será suficiente para uma visão útil. “No futuro, esperamos que várias matrizes de microeletrodos intracorticais sejam dispostas lado a lado no córtex visual, permitindo a indução de fosfeno em uma área maior do campo visual e formando a base para a restauração funcional da visão.”
Publicado em 11/12/2021 21h33
Artigo original: