Morningside Heights - Se os dispositivos eletrônicos estão cada vez mais presentes na sua vida, mais do que isso, seu celular, seu tablet, seu computador, hoje ele é quase parte do seu corpo. Você considera, você convive com esses equipamentos de tal forma que você armazena as informações nesses equipamentos e você sente que eles são partes de você, você usa como a extensão da sua memória. Essa é uma interface entre você e o equipamento, uma interface homem máquina. Agora imagina se você não precisasse mais utilizar as suas mãos pra mexer no seu tablet, no seu computador, no seu celular. Você simplesmente pensasse e essas informações fossem o seu computador. Essa seria uma interface cérebro-máquina, entre o seu cérebro e o seu dispositivo. Isso parece ficção científica, mas hoje a realidade. E uma das áreas que tem estudado bastante a interface cérebro e máquina é neuro engenharia. A neuro engenharia você utiliza, você une ferramentas da neurociência, ferramentas da engenharia para estudar o funcionamento do sistema nervoso e criar novos dispositivos, novas ferramentas, para restaurar por exemplo, funções perdidas com uma lesão medular ou algumas doenças neurodegenerativas, então a neura engenharia tem um grande potencial agora para restaurar essas perdas das funções, seja motora, sensitiva e criar novas formas de interface, novas formas de interação com esses dispositivos. E isso tem um impacto para a melhora na qualidade de vida de muitas pessoas, embora ainda as pessoas considerem isso ficção científica, eu vou mostrar agora um pouco pra vocês que isso não está tão longe assim da nossa realidade. Então, as interfaces cérebro máquina elas podem ser invasivas e não invasivas. Então, se nós pensarmos na forma invasiva, você implanta eletrodos, esses eletrodos, são microfilamentos, micro eletrodos, cerca de 50 micrômetros de espessura, da espessura do seu fio de cabelo, estes filamentos são implantados no tecido cerebral e você registra atividade de neurônios disparando potenciais elétricos. Dessa forma nós temos centenas, dezenas de eletrodos implantados, você registra atividade com esses micro eletrodos, você registra a atividade desses neurônios que estão em volta e você agora tenta associar isso a um determinado padrão e ao comportamento que esse cérebro está tentando desenvolver, seja para movimentar um braço ou seja para ter alguma sensação. Então você registra a atividade desses neurônios e relaciona com essa outra informação. Essa é uma interface invasiva. Na interface não invasiva, nós utilizamos eletrodos que ficam na superfície da pele. Por exemplo, o eletrodo de eletroencefalografia. Com esse eletrodo, nós vamos registrar agora não apenas um neurônio disparando, mas milhares de neurônios que estão embaixo daquele eletrodo, que está apenas na superfície da pele, no couro cabeludo. Com essas duas formas de interface, nós podemos agora registrar atividades do seu cérebro e transformar essas atividades num determinado padrão, pelo processamento de sinais, e você pode agora controlar o mouse ou controlar um dispositivo. Então essa é a forma que uma interface cérebro máquina pode atuar para reabilitar, restaurar uma determinada função. E isso tem sido considerada como uma interface cérebro máquina para recuperar essas funções, como por exemplo em uma pessoa que perdeu o movimento, ou perdeu um membro, uma perna ou um braço, você poderia utilizar a instalação do seu cérebro para controlar esses dispositivos externos para suprir essa perda de função. Essa é uma interface que vem sendo muito investigada no mundo inteiro, é uma área de grande desenvolvimento, principalmente agora com esse extraordinário desenvolvimento tecnológico que tem permitido processamento de sinal mais eficaz em sistemas portáteis. Você poderia agora utilizar o seu próprio celular como uma interface cérebro-máquina, enviar sinais de seu cérebro pro seu celular e ele devolveria alguns comandos e transformar agora essas informações cerebrais em comando para os dispositivos de uma forma que até agora nem se imaginava. Como nós fazemos isso? Bom, em Macaíba no Rio Grande do Norte nós temos desenvolvimento de neuro engenharia que vai dar base, ou seja da bancada, a aplicação, a pesquisa que é transnacional. Nós desenvolvemos os micro eletrodos, fabricamos os próprios micro eletrodos implantamos com neurocirurgia, fazemos o registro da atividade neuronal, analisamos esses dados, processamos o tecido para também estudar qual é a reação tecidual em relação a esses eletrodos. Isso em modelos animais com eletrodos invasivos. Com eletrodos não invasivos, nós utilizamos os eletrodos de eletroencefalografia, esses eletrodos que ficam na pele. Então com seres humanos, utilizamos esses eletrodos, registramos a atividade cerebral de algumas áreas e transformamos isso em informações, que podem ser utilizadas para controlar uma interface externa ou para entender o funcionamento do cérebro. Então dentro da neuro engenharia nós temos condições de estudar o sistema nervoso, entender como ele funciona, entender como ele não funciona em alguns casos e propor soluções tecnológicas. Então esse é o momento no mundo que a tecnologia vem se desenvolvendo e ela vem contribuindo de forma extraordinária para inovações na área da saúde. Essa é uma área agora que está crescendo muito no mundo inteiro e tem um grande potencial para a melhora da qualidade de vida das pessoas. Então com a interface cérebro máquina, que há pouco tempo atrás era considerada apenas uma ficção científica, em 1999 John Chapin e Miguel Nicolelis eles demonstraram lá na Pensilvânia, a viabilidade dessa interface. Então um rato, ele foi treinado para apertar uma alavanca com a própria pata para que uma outra alavanca trouxesse água para ele. Então toda vez que ele ia tomar água ele movia a própria pata e alavanca era tocada, e a outra alavanca trazia água para ele. Com eletrodos implantados no córtex motor, uma área correspondente ao controle da pata, você detecta agora a atividade desses neurônios, que estão comandando o movimento da pata, e você transforma a informação desses neurônios num comando para alavanca. Então o rato depois de um tempo, ele percebe que ele não precisa mais mover a própria pata para tomar água. Ele simplesmente pensa e aí essa atividade do cérebro dele é enviada para a alavanca e a alavanca traz água. Então toda vez que ele quer tomar água, ele pensa e a alavanca traz água pra ele. Essa foi uma demonstração da interface cérebro-máquina, no caso com eletrodos invasivos. Isso abriu uma perspectiva, há pouco tempo atrás, em1999, para uma série de aplicações, inclusive para a reabilitação como uma forma de trazer função e independência para as pessoas que perderam os movimentos. Mas hoje nós já sabemos que essa área da interface cérebro-máquina ela é muito maior do que apenas devolver movimentos. Tem muitas novas aplicações em pleno desenvolvimento que vão inovar em todas essas áreas da neurociências e neuro engenharia. Então pouco tempo atrás, em 2016, 2014, nós fizemos uma outra demonstração com a interface cérebro máquina e ela estrapolou até apenas a interface entre cérebro e uma máquina. Um rato no Rio Grande do Norte estava implantado, mas agora esses micro eletrodos foram implantados no córtex sensorial, então a área que corresponde a sensação, e esse rato no rio grande do norte ele tinha que discriminar a largura da porta utilizando as próprias vibrissas, que são os bigodes do rato. O que esse rato fazia, ele tocava as vibrissas nessas portas e discriminava a largura e ele tinha que responder de acordo com a largura que ele conseguia discriminar. Com esses eletrodos implantados no córtex sensorial, nós utilizamos essa informação para enviar para um outro rato lá na Carolina do Norte, nos Estados Unidos e o rato na Carolina do Norte recebia essas informações por meio de micro estimulações, enquanto o rato no Rio Grande do Norte nós registramos a informação, o rato na Carolina do Norte nós estimulamos, micro estimulamos o córtex sensorial dele, então era uma transmissão de informação de um cérebro para o outro, uma interface cérebro cérebro diretamente. Ao invés de você pegar o seu celular, teclar, enviar uma mensagem para uma outra pessoa, é simplesmente como você pensar já enviou a mensagem e a outra pessoa já leu a sua mensagem. É uma interface cérebro-cérebro, essa é transmissão de informação. Sabendo agora que você consegue registrar uma informação e transmitir para um outro dispositivo, isso abre perspectivas agora para aplicações futuras, por exemplo para quando você tem perda de alguma área, alguma área neuronal, você perde tecido, você perde neurônios, você poderia agora substituir aquela região por um dispositivo, para você armazenar informações nesses dispositivos. Então você supre a perda de seus neurônios por um dispositivo externo. E o mais interessante é que, o seu cérebro, o seu sistema nervoso, ele vai utilizar essa interface externa como parte do seu próprio sistema nervoso. Você não vai saber qual é a diferença, se você está usando tecido ou se você está usando um dispositivo, então ele vai ser incorporado ao seu sistema nervoso de uma forma muito natural com o próprio uso. Então essa foi uma demonstração da interface cérebro-cérebro-cérebro. Depois disso, nós fizemos um outro trabalho utilizando a interface cérebro-máquina, mas agora em seres humanos. Então baseado nessas informações, nesses conhecimentos que foram gerados de interface, do funcionamento da interface cérebro-máquina em modelos animais, isso foi transferido para humanos e nesse caso, esse trabalho publicado por Miguel Nicolelis em 2016, mostrou que utilizando a interface cérebro-máquina, realidade virtual, sensores vestíveis, sensores com atuadores vestíveis, você pode agora modificar a forma de treinamento em pessoas com lesão medular, e essa modificação trás ou trouxe novos resultados até inesperados, como a recuperação parcial de alguns movimentos e sensações. Então nesse trabalho brasileiro, que hoje ele repercute de uma forma muito positiva no Brasil inteiro, ele mostra que esse tipo de pesquisa potencializa novas formas de reabilitação, novas formas treinamento, utilizando tecnologias. E aproveitando esse desenvolvimento tecnológico agora que é extraordinário e muito se fala, nós temos que aproveitar esse benefício tecnológico para modificar treinamento, reabilitações, novas formas de tratamento e a educação. Então temos que aproveitar esse conhecimento para modificar isso, que isso terá um impacto muito grande em todos. Então todos esses conhecimentos gerados, seja em laboratório, seja na sua empresa, ele precisa ser difundido. A educação no Brasil precisa acompanhar esse desenvolvimento tecnológico. Então nós todos temos que trazer a informação pra todos, difundir essa informação, ampliar o conhecimento e isso tem que ser de forma contínua para a modificação do nosso país. Então essa interface cérebro-máquina, agora se você pensar que é possível extrair informações de um cérebro e passar para o outro, você consegue agora criar novos dispositivos, por exemplo, você poderia implantar eletrodos e registrar tudo o que você está vendo. Imagina agora que você não precise mais de uma câmera fotográfica. Você simplesmente utilizaria a informação do seu cérebro para registrar as informações. Então essa é uma tecnologia, com implantes desses micro eletrodos, que você pode criar novas informações, você pode detectar informações no cérebro de uma forma que antes era considerada realmente ficção científica. Mas hoje você pode, como foi transferir informação de um cérebro para o outro, você pode transferir uma determinada informação e criar novas sensações no seu cérebro. E mais, você poderia sentir outras sensações de uma forma virtual que você não saberia nem distinguir se aquilo é real ou se é virtual. Aquela informação está sendo estimulada diretamente no seu cérebro. Então isso cria perspectivas agora de aplicações para a melhora da qualidade de vida de uma forma extraordinária. Então dessa forma muitas pesquisas devem ser realizadas para que realmente você entenda o funcionamento do sistema nervoso e crie essas conexões para restaurar a perda ou a falta de alguma função no nosso organismo. Então com esse desenvolvimento tecnológico agora nós temos centenas de dispositivos em em desenvolvimento que são dispositivos vestíveis com sensores e atuadores, e o mais interessante disso é que esses dispositivos, esses sensores, que eles podem ser implantados ou não, eles podem monitorar a informação do seu sangue, do seu hormônio, movimento do seu corpo, em tempo real. Isso abre uma perspectiva agora para a prevenção na medicina que não tem igual. Imagine agora se você tivesse um monitoramento do seu sangue com dispositivo implantado e ele te indicasse qualquer modificação antes que você tivesse uma alteração ou um problema ou até mesmo uma doença mais séria. Então esses dispositivos eles abrem perspectivas agora para você melhorar a sua qualidade de vida e a prevenção de inúmeras doenças, simplesmente pela detecção e monitoramento dos seus dados em tempo real. Com isso, você vai aumentar a expectativa de vida. Então hoje, nós temos uma expectativa de 70 a 80 anos. Se nós pensarmos há pouco tempo atrás, apenas há 150 anos, na época da primeira revolução industrial, a expectativa de vida era de 30, 40 anos. Nós dobramos a expectativa de vida. Com esse tipo de prevenção muito precoce nós teremos condições agora de aumentar a expectativa de vida de forma muito rápida. Então essa é uma área também que você cria interfaces, não apenas interface cérebro-máquina, mas interface homem-máquina, que você tem formas híbridas com esses sensores que eles vão potencializar a melhora da qualidade de vida das pessoas. Inclusive hoje, com seu celular, você poderia monitorar a sua atividade física e ter um indicador ali da probabilidade que você vai ter de ter hipertensão ou uma doença cardiovascular. Hoje nós já sabemos que a falta de atividade física predispõe a hipertensão, então provavelmente, quem não faz atividade física regularmente, têm uma chance maior de ter doenças cardio-vasculares, isso já é sabido. Portanto, você hoje já teria condições de monitorar o aumento da sua chance e aí o seu dispositivo ele te avisa, você precisa fazer mais atividade física ou daqui cinco anos você vai ter problema sério. Dessa forma você começa a mudar as pessoas. Então hoje todo mundo sabe que precisa fazer atividade física, mas ninguém faz de fato. Sabe, mas não faz, então com esses dispositivos nós conseguiríamos mudar agora o hábito, a cultura das pessoas. Então essa tecnologia agora ela nos ajudará a mudar hábitos e isso tem um impacto gigantesco no Brasil. Nesses dispositivos nós também estamos desenvolvendo alguns, por exemplo esse que são sensores para usar nos pés. Com sensores nos pés você pode fazer treinamento de marcha, mas não apenas isso. Se você monitorar a marcha das pessoas, você observa que têm padrões e ao longo do tempo se você usar isso continuamente, quando você tiver alguma alteração, você vai ter uma modificação do padrão na sua marcha. Pense nisso por exemplo no caso de a Alzheimer ou num caso de Parkinson. Você detectar pequenas alterações no dia a dia das pessoas antes que ela tem alguma alteração mais severa. Já começa a atuar com algum tratamento, até preventivo, já sabendo que eu tenho detecção de padrões que estão diferentes do dia a dia. Então esses tipos de estudo, de interfaces homem-máquina, agora eles estão ajudando muito a melhorar a qualidade de vida das pessoas, inclusive o seu celular tem um grande potencial para se transformar num dispositivo desde. Então não podemos pensar no celular apenas como um dispositivo de mídia social, temos que utilizá-lo para um benefício para o país. Então nesse tipo de interface nós também fazemos uma interface que é estimular de forma elétrica o sistema nervoso. Essa foi uma demonstração em 2009 pelo um grupo do Miguel Nicolelis, com o modelo de rato, de roedor, com partes. Então esses roedores, ou camundongo ou o rato com Parkinson, quando ele tem a estimulação na medula espinal, uma estimulação elétrica, ele recupera a função motora. Então o animal que fica parado, que ele tem um sintoma motor do Parkinson, quando ele recebe a estimulação elétrica na medula ele volta a andar. Essa foi uma demonstração em 2009, mais recentemente um outro trabalho feito pelo grupo do Miguel Nicolelis e esse foi publicado lá em Macaíba, um animal, nesse caso era um primata que também era um modelo de Parkinson, um sagui, ele foi estimulado na medula, eletrodos implantados na medula fizeram com que ele recuperasse o movimento. Então um animal que é um modelo de Parkinson, fica parado, ele não consegue se mexer, ele sabe que ele tem que fazer um determinado movimento para comer, por exemplo, ele não consegue. Ele tem um sintoma motor do Parkinson. Quando você implanta esse eletrodo na medula e liga a estimulação medular, ele volta a se mexer e ele volta inclusive fazer esses movimentos mais complexos que é pegar o alimento e colocar ele na boca. Mais interessante de tudo. Agora, nesses últimos anos, vários laboratórios, vários pesquisadores no mundo, estão usando essa metodologia e demonstrando que isso funciona em seres humanos. Inclusive um grupo do Brasil, o grupo de neurocirurgia do Hospital das Clínicas da USP, publicou um trabalho bastante recente mostrando esse benefício. Eletrodos implantados na medula em pessoas com Parkinson, quando você liga a estimulação medular, a marcha dessas pessoas melhora, como vocês podem observar a diferença ela é muito grande. Então esse tipo de neuro modulação agora está crescendo muito, então nós temos poucos modelos animais sendo testado com esse tipo de neuromodulação. A partir do momento que você encontra novos modelos de patologias que tenham benefício com neuromodulação, essa neuromodulação vai chegar nas pessoas, ela sai do laboratório e chega no ser humano em um curto espaço de tempo, como nesse exemplo. De 2009 para agora nós temos pouco tempo de desenvolvimento e resultados muito, muito bons. Todos esses resultados, esses conhecimentos dentro da neuro engenharia, no nosso caso especificamente, nós fazemos questão de não mantê-los dentro do laboratório. O conhecimento ele precisa chegar na sociedade, ele precisa chegar às pessoas, precisa chegar aos profissionais da área da saúde. Então nós precisamos fazer com que esses conhecimentos gerados nos laboratórios, ultrapassem as paredes do laboratório e cheguem nos profissionais da área da saúde e outros profissionais, profissionais envolvidos nessa área e também nas crianças. Nós precisamos fazer com que a as informações cheguem nas crianças, ou seja por meio de uma educação as crianças começam a receber novas informações. Precisamos mudar a forma de educação para que esse país melhore. A educação que nós temos agora é simplesmente uma forma de repetição que vem sendo aplicada há muito tempo. E todos nós estamos vendo a evolução tecnológica, então nós temos uma evolução tecnológica extraordinária e uma educação que não prepara hoje para acompanhar esse desenvolvimento tecnológico. Então você vai terminar a faculdade, seu curso superior, defasado em anos. Então precisamos incorporar, colocar juntos sociedades, pesquisadores, esses profissionais de diversas áreas e isso precisa estar de forma homogênea para que o conhecimento seja translacional, todos precisam estar com o conhecimento, a informação para que a educação na realidade ela mude para a transformação do país. E nesse sentido, aqui no nosso instituto, nós fazemos questão que a pesquisa, mesmo que ela seja de ponta, uma pesquisa compatível com as pesquisas fora do Brasil, ela também tenha participação de alunos do ensino médio. Então nós fazemos questão que o conhecimento não fique restrito à pós graduação e a pesquisadores. Esses alunos que estão no ensino médio e até antes, se eles tiverem a oportunidade de vivenciar esse tipo de informação, essas tecnologias, provavelmente eles serão profissionais muito diferentes e nós temos vários exemplos no instituto, como esse de até então crianças que passaram por essas atividades científicas, viram o potencial dessas aplicações e hoje estão nas faculdades, estão em cursos superiores, estão produzindo e nós esperamos que dessa forma a educação para a vida realmente modifique o nosso país. Aproveitar esse desenvolvimento tecnológico, toda essa onda que vem vencendo, vem chegando nos últimos anos em relação à tecnologia, aproveitá-la para criar agora novas formas de educação e pesquisa para que nós tenhamos um projeto para o Brasil e não para partidos, para a modificação e desenvolvimento do país..
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Colombo:
Ronnie Farley, Chemung: Cooper Union, East Village, Manhattan. Montes Claros: Dominican College; 2016.
Julia Berg, Allegany. Itapevi: Marymount Manhattan College, Upper East Side, Manhattan, near Hunter College; 2015.
Daisy Forman, W 21st Street zip 10010. Teresópolis: State University of New York College of Environmental Science and Forestry; 2010.