Conheça mais um 'guerreiro' que já comanda prótese de braço com sinais do cérebro

Após a explosão, o cabo Sebastian Gallegos (foto) despertou para ver o sol de outubro cintilando na água, uma imagem tão adorável que ele achou que estava sonhando. Então algo chamou sua atenção, o arrastando de volta à dura realidade: um braço, boiando perto da superfície, com um elástico preto de cabelo em volta do seu pulso.

O elástico era uma recordação de sua esposa, um amuleto que ele usava em toda patrulha no Afeganistão. Agora, das profundezas de sua bruma mental, ele o observava flutuando como um pedaço de madeira em uma leve correnteza, preso a um braço que não estava mais ligado a ele. Ele foi vítima de uma explosão e estava no fundo de uma vala de irrigação.

Dois anos depois, o cabo se vê ligado a um tipo diferente de membro, um dispositivo robótico com motor eletrônico e sensores capazes de ler sinais de seu cérebro. Ele está no consultório de sua terapeuta ocupacional, levantando e baixando uma esponja enquanto monitora uma tela de computador, que rastreia os sinais nervosos em seu ombro.

Fechar a mão, levantar o cotovelo, ele diz para si mesmo. O braço mecânico levanta, mas a mão como garra abre, soltando a esponja. Tente de novo, instrui a terapeuta. Mesmo resultado. De novo. Engrenagens minúsculas chiam e sua testa enruga com o esforço mental. O cotovelo levanta e desta vez a mão permanece fechada. Ele respira aliviado.

COMEÇAR DO ZERO – “Como um bebê, você pode segurar um dedo”, disse o cabo. “Eu tenho que reaprender.” Não é uma tarefa fácil. Dos mais de 1,57 mil militares americanos que tiveram braços, pernas, pés ou mãos amputados por ferimentos no Iraque ou Afeganistão, menos de 280 perderam membros superiores. As dificuldades deles no uso de próteses são em muitos aspectos muito maiores do que para aqueles que perderam membros inferiores.

Entre os ortopedistas, há um ditado: “as pernas podem ser mais fortes, mas braços e mãos são mais inteligentes”. Com um grande número de ossos, juntas e riqueza de movimento, os membros superiores estão entre as ferramentas mais complexas do corpo. Reproduzir suas ações com braços robóticos pode ser extremamente difícil, exigindo que os amputados entendam as contrações distintas dos músculos envolvidos em movimentos que antes faziam sem pensar.

Dobrar o braço, por exemplo, exige pensar na contração de um bíceps, apesar do músculo não existir mais. Mas o pensamento ainda envia um sinal nervoso que pode dizer à prótese para dobrar. Toda ação, de pegar um copo a virar as páginas de um livro, exige algum exercício do cérebro. “Há muita ginástica mental com as próteses de membros superiores”, disse Lisa Smurr Walters, a terapeuta ocupacional que trabalha com Gallegos no Centro para os Intrépidos, do Centro Médico Brooke do Exército, em San Antonio.

A complexidade dos membros superiores, entretanto, é apenas parte do problema. Apesar da tecnologia das próteses de pernas ter avançado rapidamente na última década, as próteses de braços têm sido mais lentas. Muitos amputados ainda usam ganchos movidos pelo corpo. E os braços eletrônicos mais comuns, dos quais a União Soviética foi pioneira nos anos 50, melhoraram com os materiais mais leves e microprocessadores, mas ainda são difíceis de controlar.

Aqueles que perdem membros superiores também precisam lidar com a perda crítica das sensações. O toque – a habilidade de diferenciar uma pele de bebê de uma lixa ou de dosar a força para segurar um martelo ou dar um aperto de mão – deixa de existir. Por todos esses motivos, quase metade daqueles que perdem membros superiores optam não pelo uso de uma prótese, mas por seguir em frente com apenas um braço. Em comparação, quase todos aqueles que perdem membros inferiores usam próteses.

CIRURGIA – Mas Gallegos, 23 anos, faz parte de uma pequena vanguarda de militares amputados que está se beneficiando com os novos avanços na tecnologia de membros superiores. Este ano, ele foi submetido a uma cirurgia pioneira conhecida como “Reinervação Muscular Dirigida” (“Targeted Muscle Reinnervation”), que amplifica os sinais nervosos minúsculos que controlam o braço. Na prática, a cirurgia cria “soquetes” adicionais, nos quais os eletrodos da prótese podem ser conectados.

“Um maior número de soquetes lendo sinais mais fortes tornará o controle de sua prótese mais intuitivo”, afirma o Dr. Todd Kuiken, do Instituto de Reabilitação de Chicago, que desenvolveu o procedimento. Em vez de ter que pensar em contrair tanto o tríceps quanto bíceps apenas para fechar a mão em punho, o cabo poderá apenas pensar “fechar a mão” e os nervos apropriados poderão ser ativados automaticamente.

“Nos próximos anos, a nova tecnologia permitirá aos amputados sentir com suas próteses ou usar programas de reconhecimento de padrões para movimentar seus dispositivos mais intuitivamente”, disse Kuiken. E um novo braço em desenvolvimento pelo Pentágono, o DEKA Arm, é muito mais hábil do que o atualmente disponível. Mas para Gallegos, controlar sua prótese de US$ 110 mil (R$ 230 mil) após a cirurgia de reinervação continua sendo um desafio e provavelmente exigirá mais meses de exercícios tediosos. Por esse motivo, apenas os amputados mais motivados – superusuários, como são chamados – são autorizados a receber a cirurgia.

O SERVIÇO MILITAR – O Corpo de Fuzileiros Navais (Marine Corps, em inglês) parecia ser o desafio perfeito para Gallegos, que cresceu no Texas, criado na pobreza principalmente por sua mãe divorciada. Ele amava a corporação e a corporação parecia amá-lo. Antes de ser enviado para o campo de batalha em 2010, ele foi nomeado líder de uma equipe de três e enviado para aprender pashtu básico, a língua do maior grupo étnico do Afeganistão.

Em outubro, Gallegos, estava caminhando na segunda posição em uma patrulha pelo distrito de Sangin quando pisou em um canal de irrigação, ouviu uma explosão e apagou. Quando despertou, ele se viu ancorado no fundo por sua armadura e armamento. Ele tentou se soltar com seu braço direito, sem perceber que ele tinha sido virtualmente partido abaixo do ombro.

No helicóptero de evacuação, o cabo vislumbrou seu braço intacto envolto em bandagens, o que lhe deu esperança de que os médicos conseguiriam reimplantá-lo. Essa esperança acabou no Centro Médico Brooke do Exército, onde ele deu início ao longo processo de recuperação. Sua postura, ele reconhece agora, foi negativa, influenciada por outro marine, que raramente usava sua prótese porque a considerava muito desconfortável.

Mas então Gallegos conheceu um amputado da Força Aérea que foi um dos primeiros em Brooke a receber a cirurgia de Reinervação Muscular Dirigida. O aviador o alertou que a reabilitação seria frustrante e dolorosa, mas que a recompensa seria imensa. “Não dava para perceber, a menos que olhasse atentamente para ele, que ele não tinha o braço”, disse Gallegos. “Então pensei: ‘Eu quero ser melhor do que ele’.”

DIFICULDADES – Primeiro, ele teve que aprender a lidar com a dor do membro fantasma. Uma sensação pulsante como a de ter um torniquete apertado no braço, a dor às vezes é forte o bastante para manter o cabo preso à cama, o que o deixa incapaz de se concentrar ou conversar. “Ele vive com dor constante”, disse Tracie Gallegos, que está cursando enfermagem. “Mas ele não se queixa, porque não quer que as pessoas perguntem: ‘Você está bem?’ Essa pergunta realmente o incomoda.”

Com o passar do tempo, medicação e cirurgias reduziram a dor o suficiente para que ele voltasse a praticar com o braço robótico. Ele descobriu que o dispositivo é um enigma para o cérebro, frustrando seus esforços para fazê-lo obedecer. Mais de uma vez ele ameaçou atirá-lo pela janela.

Para motivá-lo nesses momentos, ele pensava em seus amigos marines. Ele então fez uma manga de silicone em tom de pele para sua prótese, gravada com os nomes de todos os 10 marines da Companhia Lima que morreram em Sangin. Agora, quando ele precisa de estímulo, ele olha para o braço – no local onde antes ele usava o elástico de cabelo de sua esposa– e recita todos os nomes deles como uma oração pessoal.

Quando ele começou a usar seus braços mecânicos por mais tempo a cada dia, seu protesista, Ryan Blanck, decidiu que Gallegos poderia estar pronto para a cirurgia de reInervação dirigida. O procedimento explora a capacidade natural dos músculos de amplificar os sinais nervosos. Ao redirecionar os nervos para os músculos saudáveis e redesenhar o tecido para deixá-los mais próximos dos sensores na prótese, o procedimento fortalece os sinais do cérebro e, consequentemente, a capacidade deles de controlar a máquina.

Ao usar o mesmo tipo de prótese que usava antes, Gallegos notou a diferença quase que imediatamente. Ele não mais precisava pensar tanto em contrair vários músculos: quando ele queria que o braço se movesse, ele se movia, mais rápido e com maior fluidez.

Mas isso não significava que ele se movia como ele queria. Ele ainda tem problemas com “linha cruzada”, quando certos nervos falam mais alto que outros. Se um nervo do pulso domina, por exemplo, um paciente pode ter que pensar em virar o pulso para poder fechar a mão. Mas com o uso repetido, os nervos passam a se entender e a necessidade de artifícios desaparece, disse Kuiken.

Apesar de todos seus ganhos com a prótese, Gallegos não superou o embaraço que sente quando usa seu braço robótico em público. Certa vez a mão se soltou em um restaurante lotado, assustando uma criança próxima. No escuro do cinema, os sons como do Exterminador do Futuro de seu braço provocam sussurros surpresos. E até hoje ele não veste camisas de manga curta em restaurantes. “Mesmo que esteja calor, eu visto uma jaqueta para evitar que olhem”, ele disse.

“Ainda há muita coisa complicada”, ele disse. “Eu ainda estou descobrindo dia a dia qual será o meu normal.” Por esse motivo, ele não faz maiores planos para o futuro, como fazia antes. Mantenha tudo simples, ele diz para si mesmo: saia da Corporação dos Marines. Vá para a faculdade. Aprenda a amarrar o sapato com uma mão robótica. E talvez, apenas talvez, se torne um atleta paraolímpico.

Veja o vídeo:

Fonte: UOL Notícias / Por The New York Times

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Passo Firme – 30.11.2012
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Como uma pessoa consegue controlar uma prótese com o pensamento?

Recentemente, o Instituto de Reabilitação de Chicago (RIC) apresentou o caso do engenheiro de software Zac Vawter (foto), de 31 anos, o primeiro americano amputado de perna que conseguiu subir 103 andares de um dos maiores arranha-céus do mundo, o Willis Tower, antiga Sears Tower, em Chicago, com o uso de uma prótese biônica controlada pelo cérebro. Zac perdeu uma das pernas num acidente de moto em 2009.

Antes disso, o mesmo instituto americano havia apresentado Claudia Mitchell (foto), a primeira mulher a receber a tecnologia do “braço biônico”. Ela teve o braço esquerdo amputado até o ombro depois de um acidente de moto e agora consegue segurar um puxador de gaveta com sua mão artificial por meio do pensamento “segurar o puxador de gaveta”.

O fato de uma pessoa conseguir controlar com êxito vários e complexos movimentos de um membro postiço com seus pensamentos abre um mundo de possibilidades para os amputados. A estrutura, tanto cirúrgica quanto tecnológica, que torna esse feito possível é quase tão incrível quanto os resultados do procedimento.

Tanto Claudia Mitchell quanto Zac Vawter são exemplos de pacientes submetidos ao procedimento cirúrgico chamado “Targeted Muscle Reinnervation” nos EUA (Reinervação Muscular Dirigida ou Orientada), que redireciona os sinais do cérebro dos nervos cortados durante a amputação para músculos intactos, permitindo ao paciente controlar sua prótese intuitivamente.

A TÉCNICA – A tecnologia do “braço biônico” é possível basicamente por causa de dois fatos da amputação. Em primeiro lugar, o córtex motor no cérebro (a área que controla movimentos voluntários dos músculos) ainda envia sinais de controle mesmo que certos músculos voluntários não estejam mais presentes para serem controlados. Em segundo lugar, quando os médicos amputam um membro, eles não removem todos os nervos que antes transmitiam sinais para esse membro.

Então, se o braço da pessoa foi amputado, existem nervos que terminam no ombro e simplesmente não têm mais lugar para enviar suas informações. Se essas terminações nervosas puderem ser redirecionadas para um grupo muscular que funcione, a pessoa pensa “segurar a maçaneta com a mão” e o cérebro envia os sinais correspondentes para os nervos que deveriam se comunicar com a mão, e esses sinais acabam no grupo muscular que funciona em vez de irem para as terminações do ombro.

Redirecionar esses nervos não é uma tarefa simples. O Dr. Todd Kuiken (foto), do Instituto de Reabilitação de Chicago, é o criador da técnica denominada Targeted Muscle Reinnervation (TMR), ou Reinervação Muscular Dirigida. Os cirurgiões basicamente operam o ombro para ter acesso às terminações nervosas que controlam os movimentos das articulações do braço, como cotovelo, pulso e mão. Em seguida, sem danificar os nervos, eles redirecionam as terminações para um grupo muscular que funciona.

No caso do “braço biônico” do Instituto, os cirurgiões ligaram as terminações nervosas a um grupo de músculos peitorais. São necessários vários meses para que os nervos se juntem a esses músculos e se tornem totalmente integrados. O resultado final é um redirecionamento dos sinais de controle: o córtex motor envia sinais para o braço e mão através de ligações nervosas, como sempre fez, mas em vez de esses sinais acabarem no ombro, eles acabam no peito.

Para usar esses sinais no controle do braço biônico, a parafernália do Instituto coloca eletrodos na superfície dos músculos peitorais. Cada eletrodo controla um dos seis motores que movimentam as articulações do braço postiço. Quando a pessoa pensa “abrir a mão,” o cérebro envia o sinal de “abrir a mão” para o nervo apropriado, agora localizado no peito.

Quando as terminações nervosas recebem o sinal, o músculo peitoral em que estão ligadas se contrai. Quando o músculo peitoral responsável por “abrir a mão” se contrai, o eletrodo nesse músculo detecta a ativação e faz com que o motor que controla a mão biônica se abra. E como cada terminação nervosa está integrada a partes diferentes do músculo peitoral, uma pessoa com um braço biônico pode mover os seis motores ao mesmo tempo, o que resulta em uma série de movimentos bastante naturais para a prótese.

Fonte: Como Tudo Funciona / HowStuffWorks Brasil

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“Reinervação Muscular Dirigida” – será este o futuro que a tecnologia biônica reserva para milhões de amputados em todo o mundo?

Passo Firme – 27.11.2012
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Homem-máquina – Até que ponto a tecnologia deve ser usada para melhorar a condição humana?

O caso do Zac Vawter (foto) reascende um debate que começa a ganhar mais força com o avanço da ciência. Até que ponto a tecnologia deve ser usada para melhorar a condição humana?

O engenheiro de software americano Zac Vawter, de 31 anos, perdeu uma das pernas num acidente de moto em 2009. Primeiro homem a ter uma prótese biônica controlada pelo cérebro, ele realizou um feito e tanto na semana passada, quando subiu os 103 andares de um dos maiores arranha-céus do mundo, o Willis Tower, antiga Sears Tower, em Chicago.

A primeira vista, a conquista de Vawter não é o tipo de notícia que traz consigo alguma preocupação, muito pelo contrário: um amputado conseguiu superar seus limites graças ao avanço da tecnologia. Mas basta alterar um pouco o cenário para ver que esse tipo de acontecimento vai levar a sociedade a um debate com implicações sociais e éticas gigantescas: imagine que a prótese Vawter evolua a ponto de torná-lo tão competitivo quanto um atleta olímpico, e mais que isso, que um homem com prótese biônica conquiste uma medalha numa Olímpiada tradicional.

Em Londres 2012, o mundo pôde acompanhar uma prévia desse cenário, quando o sul-africano Oscar Pistorius (foto) se tornou o primeiro amputado das duas pernas a participar da corrida de 400 metros de uma Olimpíada. Ainda que alguns especialistas defendam que as próteses de fibra de carbono lhe deem uma vantagem em relação aos demais competidores, a discussão não ganhou ares de momento histórico porque o desempenho de Pistorius foi apenas razoável: acabou em último numa das baterias das semifinais.

Enquanto as modificações médicas resultarem apenas a um retorno à qualidade de vida inicial, é seguro imaginar que o debate continuará a ser marginal. Mas ele tende a se alterar profundamente assim que uma modificação acabe melhorando e superando a condição inicial. Há um grupo cada vez maior de cientistas e intelectuais, os chamados transumanistas, que defendem exatamente isso: o uso da tecnologia e da ciência para superar os limites do corpo humano, independentemente de ele ter ou não uma deficiência.

Pense em um olho biônico. Você trocaria seu olho saudável por um implante biônico que lhe dê funcionalidades extras, como enxergar raios ultravioletas e melhorar a visão noturna? O transumanismo advoga a favor dessas mudanças. Em seu extremo, a meta de quem defende essa filosofia é conquistar a imortalidade. Como diz o prórpio nome, a ideia é transcender os limites humanos.

O desafio ético e suas ameaças

Um dos principais proponentes do transumanismo é o filósofo Nick Bostrom (foto), da Universidade de Oxford, criador da Associação Transumanista Mundial, fundada em 1998. Ele tem focado muito do seu trabalho na discussão ética do uso da ciência para melhorar a condição humana. “Nós estamos finalmente entrando na fase construtiva quando perguntamos não se um melhoramento biomédico é um bem geral – sim ou não –, mas questões tais como: Quais melhoramentos em particular vale a pena perseguir? Como superar as muitas dificuldades técnicas? Quais tipos de mudanças sociais e regulatórias podem ser necessárias?”, disse ele em uma entrevista à revista Filosofia.

Outros veem a chegada da era trasumanista com preocupação. O filósofo Francis Fu¬kuyama, da Universidade Johns Hopkins, diz que é “das ideias mais perigosas do mundo”. A ideia de igualdade de direitos, argumenta, está sus¬tentada na crença de que todos possuímos uma essência humana que se manifesta de diferentes formas. “Se começarmos a nos transformar em algo superior, que direitos essas criaturas melhoradas vão reivindicar, e que direitos elas terão quando comparadas com aqueles que ficaram para trás?”, escreveu, na revista Foreign Policy. “Essas questões são preocupantes dentro das sociedades ricas e desenvolvidas. Adicione as implicações para os cidadãos dos países mais pobres – para quem as maravilhas da biotecnologia provavelmente vão estar fora de alcance – e a ameaça à idéia de igualdade se torna ainda mais ameaçadora.”

Há cada vez mais ciborgues – parte cibernéticos, parte orgânicos –, como eles próprios gostam de se chamar, andando por aí. Conheça quatro famosos ciborgues da nossa era:

Rob Spence perdeu o olho direito após um acidente com uma arma, aos 13 anos. Inicialmente, ele usou uma protése, até que, em 2008, decidiu colocar uma espécie de olho-câmera: uma protése equipada com um transmissor wireless que manda as imagens capturadas em tempo real para uma tela remotamente. Cineasta, ele rodou o mundo atrás dos últimos avanços da tecnologia e fez um documentário sobre os ciborgues atuais. Mais sobre ele em seu site, http://eyeborgproject.com/

Kevin Warwick se intitula o primeiro ciborgue do mundo. Cientista e professor de cibernética da Universidade de Reading, na Inglaterra, Warwick faz experimentos com o próprio corpo. Num deles colocou um microchip conectando o corpo a um computador. Com isso, conseguiu ligar a luz ou abrir as portas da própria casa apenas com a sua presença. Ele também trabalha num projeto de mão biônica e de cérebro artificial. Mais informações em http://www.kevinwarwick.com/

Jerry Jalava, um programador finlandês, perdeu parte do dedo indicador da mão esquerda num acidente de moto. Ele decidiu construir sua próprioa prótese: e aí surgiu a ideia de um dedo pen drive. A protéste tem 2GB de capacidade de armazenamento. A história foi divulgada mais tarde, quando o próprio Jerry enviou fotos de seu dedo cibernético a um site de design

Jesse Sullivan foi o primeiro homem a utilizar protéses biônicas para os braços, controladas pelo cérebro. Ele mexe os dois braços robôs apenas com a força do pensamento. A tecnologia foi desenvolvida pelo mesmo time responsável pela prótese de Zac Vawter (citado na abertura da reportagem acima), o primeiro a receber uma perna biônica

Fonte: Gazeta do Povo

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Passo Firme – 14.11.2012
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