Interface neural minimamente invasiva permite acesso ao cérebro sem abertura do crânio

Uma equipe de pesquisadores liderada por Jacob Robinson, da Rice University, e Peter Kan, da University of Texas Medical Branch, desenvolveu uma técnica para diagnosticar, gerenciar e tratar distúrbios neurológicos com riscos cirúrgicos mínimos. As descobertas da equipe foram publicadas em Engenharia Biomédica da Natureza.

Embora as abordagens tradicionais para a interface com o sistema nervoso muitas vezes exijam a criação de um buraco no crânio para interagir com o cérebro, os pesquisadores desenvolveram um método inovador conhecido como interfaces endocisternais (ECI), permitindo o registro elétrico e a estimulação de estruturas neurais, incluindo o cérebro e medula espinhal, através do líquido cefalorraquidiano (LCR).

“Usando a ECI, podemos acessar múltiplas estruturas do cérebro e da medula espinhal simultaneamente, sem nunca abrir o crânio, reduzindo o risco de complicações associadas às técnicas cirúrgicas tradicionais”, disse Robinson, professor de engenharia elétrica e de computação e bioengenharia.

A ECI utiliza o LCR, que envolve o sistema nervoso, como via para fornecer dispositivos direcionados. Ao realizar uma simples punção lombar na região lombar, os pesquisadores podem navegar por um cateter flexível para acessar o cérebro e a medula espinhal.

Usando bioeletrônica em miniatura alimentada por magnetoeletricidade, todo o sistema sem fio pode ser implantado por meio de um pequeno procedimento percutâneo. Os eletrodos flexíveis do cateter podem ser navegados livremente do espaço subaracnóideo espinhal até os ventrículos cerebrais.

“Esta é a primeira técnica relatada que permite que uma interface neural acesse simultaneamente o cérebro e a medula espinhal por meio de uma punção lombar simples e minimamente invasiva”, disse Kan, professor e presidente sênior de neurocirurgia Robert L. Moody na UTMB. “Ele introduz novas possibilidades para terapias na reabilitação de AVC, monitoramento de epilepsia e outras aplicações neurológicas”.

Para testar a hipótese, a equipe de pesquisa caracterizou o espaço endocisternal e mediu a largura do espaço subaracnóideo, ou espaço cheio de líquido, em pacientes humanos por meio de ressonância magnética. Os pesquisadores então conduziram experimentos em modelos animais de grande porte, especificamente ovelhas, para validar a viabilidade da nova interface neural.

Seus experimentos mostraram que os eletrodos do cateter poderiam ser entregues e guiados com sucesso nos espaços ventriculares e na superfície do cérebro para estimulação elétrica. Usando o implante magnetoelétrico, os pesquisadores conseguiram registrar sinais eletrofisiológicos, como ativação muscular e potenciais da medula espinhal.

Os resultados preliminares de segurança mostraram que o ECI permaneceu funcional com danos mínimos até 30 dias após o dispositivo eletrônico ter sido implantado cronicamente no cérebro.

Além disso, o estudo revelou que, diferentemente das interfaces neurais endovasculares que requerem medicação antitrombótica e são limitadas pelo pequeno tamanho e localização dos vasos sanguíneos, a ECI oferece acesso mais amplo a alvos neurais sem a medicação.

“Esta tecnologia cria um novo paradigma para interfaces neurais minimamente invasivas e pode reduzir o risco de neurotecnologias implantáveis, permitindo o acesso a populações de pacientes mais amplas”, disse Josh Chen, ex-aluno do Rice e principal autor do estudo.