No mundo das próteses, um avanço inovador está mudando o jogo para as pessoas com amputações de membros inferiores.
Pesquisadores do MIT, em colaboração com o Brigham and Women’s Hospital, desenvolveram um sistema neuroprotético que permite aos usuários controlar suas pernas protéticas usando seu próprio sistema nervoso.
Esta abordagem inovadora poderá aproximar-nos de um futuro de membros artificiais totalmente integrados e controlados naturalmente.
Uma pessoa que usa o sistema neuroprotético. (Hugh Herr e Hyungeun Song)
IAM: um divisor de águas cirúrgico
No centro desse avanço está um procedimento cirúrgico conhecido como interface mioneural agonista-antagonista, ou IAM. Ao contrário dos métodos tradicionais de amputação, o IAM reconecta os músculos do membro residual, preservando a dinâmica natural de empurrar e puxar dos pares musculares. Esta mudança aparentemente simples tem implicações profundas no controle e na função das próteses.
Ilustração de como funciona o sistema neuroprotético. (Laboratório de mídia do MIT)
Dr. Hugh Herr, professor do MIT e principal autor do estudoexplicou o significado: “Este é o primeiro estudo protético na história a mostrar uma prótese de perna sob modulação neural completa, onde emerge uma marcha biomimética. Ninguém foi capaz de demonstrar este nível de controle cerebral que produz uma marcha natural, onde o sistema o sistema nervoso humano controla o movimento, não um algoritmo de controle robótico.”
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Dr. Hugh Herr fotografado com o sistema neuroprotético (Jimmy Day, Laboratório de Mídia do MIT)
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O poder da propriocepção
A principal vantagem do sistema AMI é a sua capacidade de fornecer aos usuários feedback proprioceptivo, a sensação de onde seu membro está no espaço. Esta informação sensorial, muitas vezes tida como certa por aqueles com membros intactos, é crucial para o movimento e controlo naturais. Com o IAM, os pacientes recuperam parte desse feedback vital, permitindo-lhes caminhar com mais naturalidade e segurança.
No estudo, sete pacientes submetidos à cirurgia de IAM foram comparados com sete pacientes submetidos a amputações tradicionais. Os resultados foram surpreendentes. Pacientes com IAM andavam mais rápido, superavam obstáculos com mais facilidade e subiam escadas com maior agilidade. Eles também demonstraram movimentos mais naturais, como apontar os dedos dos pés para cima ao passar por cima de obstáculos, um aspecto sutil, mas importante, da marcha natural.
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Uma pessoa que usa o sistema neuroprotético. (Hugh Herr e Hyungeun Song)
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Adapte-se aos desafios do mundo real
Um dos aspectos mais impressionantes do sistema AMI é a sua versatilidade. Os pacientes foram capazes de adaptar a sua marcha a diversas condições do mundo real, incluindo caminhar em encostas e subir escadas. Esta adaptabilidade é crucial para a vida quotidiana, onde o terreno e os desafios podem mudar rapidamente.
A capacidade de resposta do sistema foi testada em um teste de pista de obstáculos. Pacientes com IAM conseguiram modificar sua marcha para remover obstáculos de forma mais eficaz do que aqueles com próteses tradicionais. Esta capacidade de adaptação rápida a desafios inesperados é uma marca registrada da função natural dos membros e representa um avanço significativo na tecnologia protética.
Uma pessoa que usa o sistema neuroprotético. (Hugh Herr e Hyungeun Song)
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A ciência do feedback sensorial.
O sucesso do sistema IAM depende da sua capacidade de aumentar os aferentes musculares residuais, que são os sinais sensoriais enviados dos músculos para o sistema nervoso. Surpreendentemente, mesmo um aumento modesto nestes sinais permite um controle e função significativamente melhorados. Esta descoberta destaca a incrível adaptabilidade do sistema nervoso humano e a sua capacidade de integrar e utilizar informações sensoriais mesmo parciais.
Hyungeun Song, principal autor do estudo, observa: “Uma das principais descobertas aqui é que um pequeno aumento no feedback neural do membro amputado pode restaurar uma capacidade significativa de controle neural biônico, até um ponto em que “permite que as pessoas controlar neuralmente diretamente.” velocidade de caminhada, adaptando-se a diferentes terrenos e evitando obstáculos.”
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Uma pessoa que usa o sistema neuroprotético. (Hugh Herr e Hyungeun Song)
olhando em direção ao futuro
Embora esta pesquisa represente um importante passo em frente, é apenas o começo. A equipe do MIT está explorando maneiras de melhorar ainda mais o feedback sensorial e melhorar a integração entre o sistema nervoso humano e os dispositivos protéticos. O procedimento de IAM já foi realizado em cerca de 60 pacientes em todo o mundo, incluindo aqueles com amputações de braços, sugerindo ampla aplicabilidade em diferentes tipos de perda de membros.
À medida que esta tecnologia continua a evoluir, poderemos ver um controlo ainda mais natural e intuitivo dos membros artificiais. O objetivo final é criar próteses que pareçam e funcionem como uma parte natural do corpo do usuário, confundindo a linha entre o humano e a máquina.
Uma pessoa que usa o sistema neuroprotético. (Hugh Herr e Hyungeun Song)
Principais conclusões de Kurt
O desenvolvimento de próteses controladas pelo sistema nervoso marca o início de uma nova era na biônica. Oferece esperança de melhor mobilidade, independência e qualidade de vida para milhões de pessoas que vivem com perda de membros. Além disso, fornece informações valiosas sobre a plasticidade do sistema nervoso humano e nossa capacidade de integração com tecnologia avançada.
À medida que continuamos a ultrapassar os limites do que é possível através da fusão da biologia e da tecnologia, estamos a abrir novas fronteiras no aumento e reabilitação humana. As implicações vão muito além das próteses e podem influenciar campos como a neurologia, a robótica e até mesmo a nossa compreensão da consciência humana e da incorporação.
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