Neurônios eletrônicos integram-se ao tecido cerebral

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/03/2019

Os neurônios naturais (verde) mesclaram-se com os neurônios artificiais (vermelho).
[Imagem: Xiao Yang et al. - 10.1038/s41563-019-0292-9]

Neurônios artificiais

Uma equipe da Universidade de Harvard, nos EUA, projetou uma sonda neural que funciona e se parece tanto com um neurônio real que o cérebro não consegue identificar os impostores implantados.

O cérebro mantém uma guarda estrita contra invasores, o que significa que qualquer corpo estranho é imediatamente atacado e neutralizado.

Infelizmente, isso inclui as sondas e chips neurais, que estão sendo desenvolvidos para tratamentos médicos, como epilepsia, depressão e outras doenças neurológicas, além de estudos mais aprofundados do próprio cérebro.

"Este avanço literalmente tira a nitidez das diferenças sempre presentes e claras nas propriedades de sistemas criados pelo homem e sistemas vivos," disse o professor Charles Lieber, cuja equipe vem trabalhando há alguns anos em tecidos ciborgues, que misturam biológico e eletrônico.

Comparação entre um neurônio natural e o neurônio eletrônico.
[Imagem: Xiao Yang et al. - 10.1038/s41563-019-0292-9]

Eletrônica semelhante a neurônios

O novo sensor neural imita três características que ninguém havia conseguido obter em um laboratório: a forma, o tamanho e a flexibilidade de um neurônio real.

"O estereótipo da sonda neural é que elas são gigantes em comparação com os alvos neuronais que estão interrogando. Mas, no nosso caso, eles são essencialmente iguais," disse a pesquisadora Xiao Yang.

Neurônios se parecem um pouco com girinos, com cabeças redondas e caudas longas e flexíveis. Então, Yang e seus colegas criaram uma cabeça para abrigar o eletrodo de gravação, que é feito de metal, que corresponde ao tamanho do soma (ou corpo celular) do neurônio, criando um neurotransístor que não apenas funciona como um neurônio artificial, como também se parece com um.

Sua interconexão de fios serpenteia através de uma "cauda" de polímero ultraflexível, lembrando a neurite do neurônio. De acordo com Yang, sua "eletrônica similar a neurônios" (NeuE: neuron-like electronics) é de "5 a 20 vezes mais flexível do que as sondas mais flexíveis relatadas até hoje".

Neurônios naturais uniram-se aos neurônios eletrônicos, reforçando os sinais lidos pela sonda neural.
[Imagem: Xiao Yang et al. - 10.1038/s41563-019-0292-9]

Tecido neural híbrido

Construídos os neurônios artificiais - o que foi feito por fotolitografia -, a equipe usou uma seringa para injetar dezesseis imitadores neurais na região do hipocampo do cérebro de um camundongo - essa região foi escolhida por seu papel central na aprendizagem, memória e envelhecimento. Lá, eles se desdobraram para criar uma teia porosa, imitando a rede de neurônios entrecruzados do cérebro.

Dentro de um dia, e prosseguindo até meses depois, os neurônios naturais se integraram à rede artificial, formando um tecido híbrido. Essa assimilação explica por que a equipe conseguiu uma coleta de dados estável mesmo meses após a implantação, sem perder o sinal de nenhum neurônio artificial sequer.

Na verdade, alguns neurônios naturais se juntaram no processo de enviar sinais. "É um resultado inesperado e entusiasmante," disse Yang, acrescentando que os novos sinais neuronais indicam que neurônios recém-nascidos podem usar o neurônio eletrônico artificial como suporte para alcançar áreas danificadas do cérebro e ajudar a regenerar o tecido.

Por conta disso, Yang já está trabalhando no projeto e fabricação de sondas neurais menores e mais flexíveis, além de explorar o potencial da sua "eletrônica semelhante a neurônios" para servir como um suporte ativo para a regeneração do tecido neural in vivo.

De modo mais geral, a expectativa é que essa eletrônica semelhante a neurônios eventualmente ofereça uma alternativa segura e estável para tratar doenças neurológicas, danos cerebrais e até mesmo depressão e esquizofrenia, permitindo monitorar e modular ativamente as redes neurais.

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