Avanços radicais na neurotecnologia estão ajudando pessoas com deficiência a andar e podem fornecer a ligação entre a inteligência humana e a artificial.
Há sete anos, Michel Roccati desviou-se para evitar um animal enquanto andava de moto perto de Turim e bateu num banco à beira da estrada. O acidente “explodiu os ossos das minhas costas”, diz Roccati, cortando a medula espinhal e cortando toda a comunicação entre o cérebro e as pernas.
“Meus médicos me disseram então que eu nunca mais conseguiria ficar de pé, muito menos andar”, diz Roccati , de 32 anos. Em seguida, ele ativa uma série de eletrodos que neurocirurgiões de Lausanne enfiaram ao longo de sua medula espinhal em uma operação pioneira em 2020.
Seu corpo estremece suavemente por um ou dois segundos e ele se levanta da cadeira, atravessando a sala com confiança, embora segurando um andador para se equilibrar. “A cada dia minha capacidade de andar melhora, à medida que meus músculos ficam mais fortes e meus nervos se regeneram gradualmente”, diz ele.
Roccati faz parte de um grupo crescente de pessoas que se beneficiam de formas radicalmente novas de neurotecnologia , em desenvolvimento em laboratórios de universidades e empresas na Europa e na América do Norte, que utilizam implantes computadorizados para interagir com o cérebro humano e o sistema nervoso central.
Estas interfaces cérebro-computador podem contornar impedimentos neurais que impedem pessoas gravemente incapacitadas por acidente ou doença de moverem os seus membros – e permitir que aqueles que não conseguem falar ou utilizar um teclado possam comunicar.
Dentro de alguns anos, as BCIs poderão transformar-se num mercado avaliado em vários milhares de milhões de dólares por ano, tratando pacientes com deficiência motora grave devido a lesões ou doenças, de acordo com Michael Mager, executivo-chefe da Precision Neuroscience , uma empresa médica de BCI nos EUA.
As implicações a longo prazo são muito maiores. “Estamos criando uma ligação entre a inteligência humana e a inteligência artificial”, diz Mager. “É possível que o único uso dessa conexão fundamental seja a paralisia, mas acho que é muito improvável.”
Elon Musk fundou a Neuralink – a empresa BCI mais conhecida – em 2016 com o objetivo de desenvolver tecnologia de uso geral para conectar cérebros humanos e máquinas.
Musk há muito fala sobre o uso de tais links para fundir essencialmente a inteligência humana com a IA. Por exemplo, ele afirma que aumentar significativamente a velocidade com que o cérebro pode absorver e comunicar informações pode superar o que ele vê como um dos principais limites à capacidade dos humanos de acompanhar os avanços na inteligência das máquinas.
Mas muito antes do futuro ciborgue com que Musk sonha, muitos profissionais da área preveem que a tecnologia será utilizada de formas mais práticas para superar restrições físicas pessoais e melhorar o desempenho individual, por exemplo, aguçando as capacidades visuais e auditivas das pessoas ou estimulando a memória.
“Estamos um pouco longe disso, mas não creio que seja difícil imaginar que, ao longo do tempo, esta tecnologia seja adotada por pessoas que são saudáveis”, diz Mager, que cofundou a Precision em 2021 com Benjamin Rapoport, membro fundador da Neuralink.
Os obstáculos técnicos continuam elevados. Coletar, exportar e interpretar sinais do cérebro ainda é uma ciência em seus primórdios, enquanto a cirurgia cerebral invasiva necessária exclui o procedimento para todos, exceto pacientes com deficiência grave.
Ao mesmo tempo, a tecnologia levanta questões éticas profundas. “O lado médico já está bem protegido pelos reguladores e pelas regulamentações existentes”, diz Rafael Yuste , diretor do Centro de NeuroTecnologia da Universidade de Columbia, em Nova York. “Mas a tecnologia irá inchar e espalhar-se para o lado não médico”, acrescenta, levantando novas questões significativas sobre até onde as pessoas deveriam ser autorizadas a ir para melhorar as suas capacidades mentais, por exemplo as suas memórias.
No entanto, no laboratório, a utilização de sinais cerebrais para ativar computadores e outras máquinas — algo que até recentemente parecia ficção científica — está a tornar-se quase rotina, colocando a tecnologia num caminho que poderá ter consequências a longo prazo.
“Este é um ponto de viragem para a humanidade”, diz Yuste. “Pela primeira vez temos tecnologia que pode mudar a essência de quem somos, entrando no cérebro, o órgão que gera todas as nossas capacidades mentais e cognitivas.”
Neurocirurgiões de todo o mundo implantaram eletrodos no cérebro humano durante décadas como tratamento para a doença de Parkinson e outros distúrbios do movimento, acalmando a atividade elétrica irregular responsável por alguns sintomas. Mais de 160 mil pacientes receberam “estimulação cerebral profunda” desse tipo.
Mas a nova onda de implantes neurais é muito mais sofisticada, permitindo a comunicação bidirecional entre o cérebro e o dispositivo, diz Jocelyne Bloch, neurocirurgiã do Hospital Universitário de Lausanne. Ela operou Roccati e um paciente paraplégico subsequente, Gert-Jan Oskam, que tem dois implantes no cérebro e na coluna, comunicando-se sem fio por meio de uma “ponte digital” .
A demanda potencial é enorme. Além de dar às pessoas gravemente paralisadas o poder de comunicar e mover-se novamente, as utilizações médicas podem variar desde o combate à perda de visão e audição até à melhoria do tratamento da dor crónica e de condições psiquiátricas, dando aos cuidadores uma imagem precisa e detalhada do que está a acontecer dentro do cérebro.
No entanto, poucos BCIs médicos foram implantados em seres humanos até agora, à medida que laboratórios académicos e empresariais pioneiros avançam lentamente para provar a sua segurança e eficácia. “Agimos com cautela, paciente por paciente”, diz Henri Lorach, que conduz ensaios clínicos com Bloch em Lausanne.
Embora os BCIs externos colocados na pele ou no couro cabeludo possam detectar e modular a atividade neural até certo ponto, “a única maneira de registrá-la de forma sensível e por longos períodos é com um dispositivo colocado cirurgicamente sob o crânio”, diz Leigh Hochberg, diretor do Centro. para Neurotecnologia no Massachusetts General Hospital e do programa de pesquisa de longa duração BrainGate BCI.
Apenas cerca de 50 pacientes em todo o mundo receberam um implante protético de computador cerebral de longo prazo desde que a pesquisa clínica começou, há 20 anos, estima Hochberg. Para acelerar o desenvolvimento clínico, ele e colegas nos EUA criaram este ano a Comunidade Colaborativa Implantável BCI com o regulador, a Food and Drug Administration, juntando-se como participante principal.
“Como aprendemos muito com cada participante nesses ensaios clínicos piloto, não creio que precisaremos de um grande número de participantes nos ensaios que demonstrem segurança e eficácia antes de solicitar a aprovação regulatória”, diz Hochberg. “Talvez dezenas de pacientes, mas certamente não os milhares que frequentemente participam de testes de novos medicamentos.”
A Europa – em particular a Suíça – tem uma presença significativa na indústria de implantes BCI. Duas empresas, Onward Medical e Neurosoft Bioelectronics , são spinouts da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), o principal centro acadêmico do continente para pesquisa em neurotecnologia. Uma terceira, a InBrain Neuroelectronics , em Barcelona, está a desenvolver implantes a partir de grafeno – folhas de carbono com apenas um átomo de espessura que foram aclamadas como um material maravilhoso após a sua descoberta em 2004.
Mas os especialistas de ambos os lados do Atlântico concordam que as empresas americanas da BCI têm uma vantagem sobre as suas congéneres europeias.
É mais fácil financiar e construir uma empresa duradoura nos EUA, afirma Dave Marver, um líder americano de tecnologia médica que se juntou à Onward em Lausanne como executivo-chefe. “Há um conjunto maior de talentos de gestão nos EUA, com mais experiência na comercialização de coisas globalmente, há mais financiamento disponível lá e os regimes regulatórios são diferentes.”
A FDA está mais bem preparada para aprovar os ensaios clínicos da BCI do que os seus homólogos europeus, diz Marver. Quando chegou à Onward em 2020, continua, “não tínhamos instalações clínicas ou planos de comercialização na Europa, devido ao custo e à complexidade”. Ele rapidamente mudou essa política. “Eu falei: ‘Temos paralisado gente aqui, temos sede aqui e vamos comercializar aqui’.”
Entre a meia dúzia de empresas norte-americanas que testam implantes BCI, “Elon Musk é claramente o nosso maior concorrente”, afirma Grégoire Courtine, que dirige a investigação em neurotecnologia da EPFL. Mas ele insiste que a Onward, que arrecadou pouco mais de 170 milhões de euros desde a sua fundação em 2014, pode igualar o desempenho da Neuralink de Musk, que arrecadou 687 milhões de dólares em financiamento, de acordo com o PitchBook.
A Neuralink é a empresa de neurotecnologia mais visível na mídia – e a menos transparente. Ele se comunica por meio de tweets ocasionais e postagens em blogs. Depois de muitos testes em animais, o primeiro sujeito humano do Neuralink , o paraplégico Noland Arbaugh, de 30 anos, recebeu seu implante Link no Barrow Neurological Institute, no Arizona, em janeiro.
Em vídeos e blogs postados pelo Neuralink, Arbaugh ficou entusiasmado com a forma como o Link lhe permitiu controlar um cursor de computador. “Isso me deu a capacidade de fazer as coisas sozinho novamente, sem precisar da minha família, a qualquer hora do dia e da noite”, disse ele.
Nas semanas após a cirurgia, muitos dos 64 cabos flexíveis de gravação que haviam sido enfiados no cérebro de Arbaugh se soltaram. Os engenheiros da Neuralink compensaram programando o dispositivo para ser mais sensível à atividade neural. A empresa está atualmente selecionando um segundo voluntário para receber uma versão melhorada do Link com eletrodos que se encaixem com mais segurança no cérebro – e talvez o insira ainda este mês.
As empresas concorrentes de neurotecnologia variam consideravelmente no tipo de eletrodos que implantam no cérebro. Os pesquisadores têm mais experiência com o chamado conjunto Utah, um conjunto rígido de 96 eletrodos que tem sido usado há 20 anos pelo consórcio acadêmico BrainGate.
O mais recente estudo humano BrainGate , publicado na Nature em agosto passado, colocou duas matrizes, cada uma do tamanho de uma pequena pílula de aspirina, com um total de 128 eletrodos, no córtex cerebral de Pat Bennett, 68 anos, um paciente com esclerose lateral amiotrófica. Ela havia perdido a capacidade de falar.
Um algoritmo de IA decodifica sua atividade neural, aprendendo a distinguir os padrões associados à sua formulação de fonemas individuais – os blocos de construção do inglês falado. Um modelo de linguagem então converte o fluxo de fonemas em uma sequência de palavras que pode ser exibida na tela de um computador ou falada por uma voz sintética a cerca de 60 palavras por minuto com precisão razoável.
“Imagine quão diferente será a realização de atividades cotidianas, como fazer compras, comparecer a compromissos, pedir comida, ir ao banco, falar ao telefone, expressar amor ou apreciação – até mesmo discutir – quando pessoas não-verbais puderem comunicar seus pensamentos em tempo real”, Bennett escreveu na época.
Outros laboratórios estão desenvolvendo BCIs mais flexíveis e menos invasivos. A Neurosoft Bioelectronics em Genebra está testando eletrodos ultrafinos e macios depositados em silicone que envolvem as dobras da superfície do cérebro. Sua tecnologia foi testada com sucesso em três pacientes.
A interface de grafeno do InBrain tem argumentos de venda semelhantes. Ele fica “no córtex como um pedaço de celofane, sem penetrá-lo”, diz Carolina Aguilar, presidente-executiva. Seu primeiro teste em humanos é iminente. Ela vê a doença de Parkinson como o primeiro alvo do InBrain, com o objetivo de substituir os dispositivos de estimulação cerebral profunda de “baixa densidade e baixa resolução” oferecidos pelas gigantes da tecnologia médica Boston Scientific e Medtronic.
Algumas empresas da BCI estão se concentrando em aplicações médicas além dos pacientes com deficiência. Nicolas Vachicouras, presidente-executivo da Neurosoft, estima que 60 milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de zumbido grave, resultando em “depressão grave e até tentativas de suicídio, sem nenhum tratamento eficaz disponível atualmente”. A pesquisa da empresa sugere que a causa é atividade anormal no córtex auditivo, dando a ilusão de ruído perturbador, que pode ser corrigido com neuromodulação.
Entre as empresas dos EUA , a Synchron tem uma boa chance de ser a primeira a colocar um implante BCI no mercado. Muito parecido com um stent, seu dispositivo é inserido em um vaso sanguíneo e fica acima do córtex motor, a parte do cérebro que controla o movimento. Foi testado em 10 pacientes até agora e a publicação dos resultados finais é esperada em breve, seguida por um estudo clínico maior que a empresa espera que leve à aprovação da FDA.
Embora o dispositivo não seja tão sensível à atividade neural como alguns concorrentes, o presidente-executivo da Synchron, Tom Oxley, diz que a empresa pode obter aprovação de marketing mais rapidamente com tecnologia que não requer cirurgia cerebral aberta. “Como pode esta tecnologia melhorar a capacidade das pessoas de viverem de forma independente? Esse será o marcador do sucesso”, diz ele.
Nenhum dos implantes está suficientemente próximo do mercado para que o seu custo seja um problema imediato, mas os executivos dizem que o preço terá de reflectir os enormes benefícios potenciais que a tecnologia oferece aos pacientes com doenças neurológicas graves, cujos cuidados de saúde são muito caros.
“A chave para criar uma indústria de BCI viável, bem como garantir o acesso dos pacientes, é a cobertura de seguro dos sistemas a uma taxa que seja proporcional à quantidade de dinheiro que estes custam tanto para desenvolver como para fornecer”, diz Mager da Precision. “Isso precisa ser um reembolso de seis dígitos.”
Matt Angle, executivo-chefe da Paradromics , uma empresa no Texas que desenvolve um BCI com mais eletrodos do que um implante padrão, prevê que os primeiros dispositivos custarão “mais de US$ 100 mil”, mas “gostaríamos de chegar a um lugar onde o cérebro-computador as interfaces estão custando na ordem do que os estimuladores cerebrais profundos custam hoje – digamos, US$ 30.000.”
Olhando mais adiante, Angle prevê que as aplicações médicas dos BCIs por si só criarão um mercado avaliado em centenas de bilhões de dólares – embora muitos outros especialistas na área digam que é muito cedo para dizer. “Há potencial para desenvolver uma dúzia de empresas que valem cada uma mais de mil milhões de dólares neste espaço”, diz ele – e isso antes de os BCI serem aplicados para melhorar o desempenho humano em áreas que vão da visão à memória.
Embora tais avanços dependam de melhorias contínuas nos sensores e na microeletrónica necessária para capturar e transmitir sinais cerebrais, muito também depende de avanços mais amplos na computação e na IA. Isso inclui o uso da computação em nuvem e a aplicação de IA para ajudar a interpretar os sinais cerebrais.
Os ensaios clínicos hoje processam dados localmente, diz Courtine da EPFL, “mas pretendemos eventualmente ter todas essas informações cerebrais na nuvem, para que possamos treinar um grande modelo de linguagem e criar um GPT cerebral. Então poderemos aprender com horas e horas de atividade cerebral de muitas pessoas.”
Tais projetos estão intensificando os apelos dos especialistas em ética para antecipar ameaças de uso indevido de dados neurais coletados de BCIs. A Unesco, a organização científica e cultural da ONU, convocou um painel de 24 especialistas para elaborar recomendações sobre a ética da neurotecnologia , conduzindo a um documento a ser adotado pelos Estados membros no próximo ano.
Gabriela Ramos, que lidera a iniciativa neurotecnológica da Unesco, afirma: “Nosso objetivo é garantir que esses desenvolvimentos científicos e tecnológicos estejam alinhados com os nossos direitos humanos”. Isso significa mais do que proteger a privacidade dos pensamentos das pessoas revelados pelas BCIs, acrescenta ela. Por exemplo, futuros implantes podem mudar a personalidade de um indivíduo – para melhor ou para pior – de forma mais extensa do que os tratamentos cerebrais existentes.
Yuste, da Universidade de Columbia, um forte defensor dos “ neurodireitos ”, salienta que algumas jurisdições, como o Chile e o estado norte-americano do Colorado, já aprovaram legislação para proteger os dados neurais dos indivíduos contra a exploração.
Mas suas principais preocupações giram em torno dos usos não médicos da tecnologia, como melhorar o desempenho mental. Uma forma de proteger as pessoas seria “regulamentar os novos BCIs de consumo como se fossem dispositivos médicos”, diz ele.
Para pacientes pioneiros como Roccati, tais preocupações são acadêmicas em comparação com os benefícios que a neurotecnologia pode trazer. “Meu implante já transformou minha vida”, diz ele, “e estou ansioso para aproveitar os avanços futuros na neurotecnologia. O mesmo acontece com milhares de outras pessoas que não conseguem comunicar ou mover os seus membros, mas que o conseguirão no futuro.”
Nenhum comentário ainda, seja o primeiro!