Na noite de terça-feira, Elon Musk, o carismático e excêntrico CEO da SpaceX e da Tesla, subiu ao palco da Academia de Ciências da Califórnia para fazer um grande anúncio. Desta vez, ele não revelou um novo foguete ou carro elétrico, mas sim um sistema para registrar a atividade de milhares de neurônios no cérebro. Com sua confiança típica, Musk falou em implantar essa tecnologia em cérebros humanos já no próximo ano.
A tecnologia é um produto da Neuralink, uma empresa fundada em 2016 para desenvolver uma interface cérebro-computador (BCI) implantável e com alta largura de banda. Ele diz que o objetivo inicial é permitir que pessoas com tetraplegia controlem um computador ou smartphone usando apenas seus pensamentos. Mas a visão de Musk é muito mais ambiciosa: ele quer capacitar humanos a se “fundirem” com a inteligência artificial (IA), dando às pessoas inteligência sobre-humana — um objetivo que é muito mais propagandístico do que um verdadeiro plano para o desenvolvimento de novas tecnologias.
De maneira mais prática, “o objetivo é registrar e estimular os sinais chamados spikes em neurônios” com uma ordem de grandeza de banda maior do que a que foi feita até agora, e fazer com que seja seguro, disse Musk no evento de terça-feira, que foi transmitido ao vivo.
O sistema revelado está bem distante da visão de ficção científica de Musk. Mas é, mesmo assim, marcado por um impressionante desenvolvimento técnico. A equipe diz que desenvolveu matrizes com um número muito alto de “canais” — até 3.072 eletrodos flexíveis — que podem ser implantados na camada externa do cérebro, o córtex, usando um robô cirúrgico (uma versão que foi descrita como uma “máquina de costura” em um artigo publicado online na revista bioRxiv no início deste ano). Os eletrodos são empacotados em um pequeno dispositivo implantável contendo circuitos integrados personalizados, que se conectam a uma entrada USB fora do cérebro (a equipe espera, no futuro, tornar a entrada sem fio).
A Neuralink também pretende que os eletrodos enviem sinais de volta ao cérebro para fornecer um feedback sensorial na forma de toque ou de estimulação visual da retina em uma pessoa cega. A empresa relatou alguns resultados iniciais de sua interface neural em ratos em um artigo público, e atualmente está fazendo experimentos em macacos na Universidade da Califórnia, em Davis. Nenhuma dessas pesquisas foi revisada por pares.
“Mais trabalho nessa área é algo ótimo, e acho fantástico que eles estejam dando esse nível de atenção”, diz Ken Shepard, professor de engenharia elétrica e biomédica da Universidade de Columbia, que faz parte de uma iniciativa da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa para desenvolver um chip sem fio, implantável e flexível, que usa eletrodos na superfície do cérebro para registrar até um milhão de neurônios. A Neuralink está focada em três temas que serão importantes para qualquer futura tecnologia de interface cérebro-computador, diz Shepard: materiais flexíveis para os eletrodos, miniaturização de eletrônicos com tecnologia de circuito integrado e interação totalmente sem fio com dispositivos externos. “Eles fizeram progressos significativos nos dois primeiros”, diz ele. Mas acrescenta que os desafios serão diminuir as conexões elétricas entre os circuitos integrados e as sondas e incorporar muito mais eletrodos sem aumentar significativamente o tamanho do dispositivo. “O outro grande desafio é regulamentar”, diz ele, observando que o uso de eletrodos de penetração dessa escala em humanos vai enfrentar obstáculos significativos da Food and Drug Administration, agência regulatória dos EUA.
Um dos grandes problemas com os eletrodos existentes é que eles podem danificar a vasculatura quando o cérebro se move, como acontece com cada respiração e batimento cardíaco. O novo dispositivo tem como objetivo contornar este problema usando uma agulha pequena, mas rígida, que insere os fios flexíveis de eletrodos baseados em polímero — cada um décimo da largura de um fio de cabelo humano — no córtex, tomando cuidado para evitar veias ou artérias no caminho.
Talvez o padrão-ouro do registro neural para os pesquisadores do BCI seja o Utah Array, que consiste em uma grade rígida, do tamanho de um selo postal, com até 128 canais de eletrodos. Essa matriz foi usada com sucesso em vários BCIs, incluindo o dispositivo BrainGate desenvolvido por pesquisadores da Brown University. Mas ele também causa uma resposta tecidual que pode levar a cicatrizes de tecido composto de células glia (células de suporte do cérebro), que podem interferir na qualidade dos sinais registrados ou causar danos às células cerebrais. Outro design bem-sucedido é o Neuropixel, uma sonda desenvolvida por pesquisadores do Howard Hughes Medical Institute, que consiste de quase mil locais de registro em uma única ponta, ou haste, que pode gravar de mais de 500 neurônios no cérebro de camundongos. Desenvolver ferramentas para a gravação neural de alta densidade foi um dos objetivos da Iniciativa BRAIN, da administração Obama.
Leigh Hochberg, professor da Universidade Brown e um dos líderes da equipe BrainGate, chama o sistema Neuralink de “uma neurotecnologia inovadora e animadora”. “Dado o grande potencial que interfaces intracorticais do tipo cérebro-computador têm para restaurar a função neurológica de pessoas com lesão medular, acidente vascular cerebral, esclerose lateral amiotrófica, lesão cerebral traumática ou outras doenças ou lesões do sistema nervoso, estou animado para ver como [a empresa] traduzirá seu sistema para estudos clínicos iniciais ”, acrescenta Hochberg, que também é neurologista no Massachusetts General Hospital e no Providence VA Medical Center.
A Neuralink afirma que seu sistema pode gravar de cerca de 1.500 ou 3.000 eletrodos, dependendo da versão do dispositivo que está sendo testado. A empresa afirma que, como seus eletrodos são muito mais finos e flexíveis, é menos provável que causem danos aos tecidos. No evento, Musk disse que o motivo para usar um BCI invasivo — em vez de um que detecta sinais neurais fora do cérebro, como a eletroencefalografia — é que a empresa quer gravar sinais de neurônios individuais. “Tudo o que vemos, percebemos ou pensamos são potenciais de ação, ou spikes”, disse ele. Musk observou que o objetivo final é tornar o dispositivo Neuralink disponível a qualquer pessoa, não apenas àquelas com doenças neurológicas graves, e implantá-lo em um procedimento pouco invasivo semelhante à cirurgia ocular LASIK — embora especialistas afirmem que essa conquista está muito distante .
A empresa espera iniciar seu primeiro teste humano no próximo ano, segundo a equipe. Esta é uma meta extremamente ambiciosa, uma vez que ainda precisa obter a aprovação necessária da Food and Drug Administration.
Outros pesquisadores no campo de estudo ficaram satisfeitos em obter alguma transparência por parte de uma empresa que se escondeu em sigilo nos últimos anos. “Todo mundo está muito agradecido por Elon ter investido seus esforços nos BCIs e trazido visibilidade ao campo”, diz Matt Angle, fundador e CEO da Paradromics — uma empresa que também desenvolve interfaces cérebro-computador de alta taxa de dados —, também parte do projeto DARPA. Angle não está tão surpreso com os desenvolvimentos técnicos, dizendo que as conquistas se baseiam em trabalhos anteriores do cientista sênior da Neuralink, Philip “Flip” Sabes, e do bioengenheiro Timothy Hanson, enquanto ambos estavam na Universidade da Califórnia, em São Francisco. Ele observa que um desafio de tais eletrodos baseados em polímeros é que eles não duram tanto quanto outros materiais inorgânicos quando submetidos a condições adversas do corpo. Mas ele acha que a equipe da especialista em microfabricação de Neuralink, Vanessa Tolosa, fez um progresso impressionante na área de ciências de materiais. No geral, Angle diz: “Eu considerei a parte mais significativa do anúncio como sendo uma vontade de se abrir e se envolver com a comunidade”.
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