November 22, 2020 - Os pesquisadores desenvolveram um chip que funciona sem fio e pode ser implantado cirurgicamente para ler sinais neurais e estimular o cérebro com luz e corrente elétrica.
A tecnologia foi demonstrada com sucesso em ratos e é projetada para uso como ferramenta de pesquisa.
“Nosso objetivo era criar uma ferramenta de pesquisa que pudesse ser usada para nos ajudar a entender melhor o comportamento de diferentes regiões do cérebro, particularmente em resposta a várias formas de estimulação neural”, disse Yaoyao Jia, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor assistente de engenharia elétrica e da computação na North Carolina State University.
“Esta ferramenta nos ajudará a responder a questões fundamentais que podem abrir caminho para avanços na abordagem de distúrbios neurológicos, como Alzheimer ou Parkinson.”
A nova tecnologia possui duas características que a diferenciam do estado da arte anterior.
Primeiro, é totalmente sem fio. Os pesquisadores podem alimentar o chip de 5 × 3 mm2, que tem uma bobina receptora de energia integrada, aplicando um campo eletromagnético.
Por exemplo, em testes que os pesquisadores fizeram com ratos de laboratório, o campo eletromagnético cercou a gaiola de cada rato - então o dispositivo estava totalmente ligado, independentemente do que o rato estava fazendo. O chip também é capaz de enviar e receber informações sem fio.
A segunda característica é que o chip é trimodal, o que significa que pode realizar três tarefas.
Chips de interface neural de última geração desse tipo podem fazer duas coisas: podem ler sinais neurais em regiões-alvo do cérebro, detectando mudanças elétricas nessas regiões; e podem estimular o cérebro introduzindo uma pequena corrente elétrica no tecido cerebral.
O novo chip pode fazer as duas coisas, mas também pode iluminar o tecido cerebral - uma função chamada estimulação óptica. Mas para que a estimulação óptica funcione, você precisa primeiro modificar geneticamente os neurônios direcionados para fazê-los responder a comprimentos de onda específicos da luz.
“Quando você usa a estimulação elétrica, tem pouco controle sobre para onde vai a corrente elétrica”, diz Jia.
“Mas com a estimulação óptica, você pode ser muito mais preciso, porque você modificou apenas os neurônios que deseja atingir para torná-los sensíveis à luz. Este é um campo ativo de pesquisa em neurociência, mas o campo carece das ferramentas eletrônicas de que precisa para avançar.
É aí que entra este trabalho.”
Em outras palavras, ao ajudar os pesquisadores (literalmente) a iluminar o tecido neural, o novo chip os ajudará (figurativamente) a iluminar como o cérebro funciona.
O artigo, “A Trimodal Wireless Implantable Neural Interface System-on-Chip,” foi publicado na revista IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Knowridge.
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