Exoesqueleto: Uma estrutura robótica controlada pelo cérebro que auxilia na reabilitação de paraplégicos

Thursday, 13 de January de 2022

A lesão medular é um trauma clínico severo que compromete a função sensório-motora. Podendo ser ocasionado em virtude de esmagamento, compressão, estiramento, torção, ruptura parcial ou completa da medula espinal. As lesões medulares geralmente são mais frequentes na população masculina e as principais causas dos traumas são gerados em virtude de acidentes com automóveis, quedas, acidentes no trabalho, esportes e lesões por armas de fogo.

A fisiopatologia da lesão medular é um processo complexo e envolve uma cascata de eventos bioquímicos e deletérios que levam a morte celular e formação da cicatriz glial, a qual impede a regeneração tecidual. Como vimos anteriormente, no blog sobre plasticidade neuronal, a regeneração no SNC é muito mais complexa e limitada quando comparada com a neuroplasticidade do SNP.

O principal motivo para tal dificuldade é gerado em virtude dos oligodendrócitos, células da glia presentes no SNC, que liberam fatores inibitórios de crescimento, bem como, fatores anti-regenerativos. Por esse motivo, lesões na medula espinal, são graves e muitas vezes difíceis de haver recuperação dos movimentos perdidos. Esse quadro incapacita os indivíduos que têm que conviver com a paraplegia e a tetraplegia por toda a vida.

A fisiopatologia da lesão medular está caracterizada por duas etapas: A chamada lesão medular primária ou aguda e a lesão medular secundária ou subaguda.

A Lesão medular primária ou aguda consiste no trauma de físico de fato ocorrido. Os traumas mecânicos sobre a medula espinhal pode afetá-la de várias maneiras. Em alguns casos ocorre apenas o estiramento ou compressão da medula. Nesses casos são mais fáceis e têm maior probabilidade de reparação tecidual com grande chance de recuperação total dos movimentos. No entanto, em outros casos pode haver a ruptura parcial ou completa da medula espinal. Esses casos são mais difíceis de serem tratados e geralmente levam aos pacientes a paraplegia e tetraplegia.

Os traumas mecânicos não são o maior problema atribuído às lesões medulares. Eles são apenas a causa inicial do trauma. Os eventos que sucedem a lesão primária é que são os verdadeiros responsáveis por impedirem e bloquearem a regeneração tecidual. Esses eventos são ocasionados por vários fenômenos consecutivos e substâncias bioquímicas que levam a morte neuronal e são conhecidos como lesão medular secundária.

Após a lesão primeira realizada pelo trauma mecânico ocorre a ruptura da microvasculatura que irriga regiões da medula espinal. Esse evento marca o início dos eventos da lesão medular secundária. A ruptura da microvasculatura impede com que oxigênio possa ser difundido pela região que foi afetada como também em outras áreas que ficam próximo a região, leva a um quadro de hipóxia e isquemia. A ausência de oxigênio faz com que as células iniciam a produção de energia através da fermentação e gera o que é chamado de disfunção mitocondrial. Durante a fermentação é produzido energia, no entanto, também são produzidos várias espécies reativas de oxigênio que são radicais livres e também o ácido lático. Os radicais livres, por exemplo, o óxido nítrico são moléculas instáveis e tóxicas ao nosso organismo. A associação da liberação dos radicais livres e também a ruptura dos vasos sanguíneos promovem a liberação de fatores mediadores da inflamação. E com isso ocorre a migração de células de defesa, bem como, início do processo inflamatório no local com a presença de eritema, edema, rubor e vermelhidão.

Neste sentido, cientistas têm utilizado os conceitos de interface cérebro máquina para auxiliar na reabilitação desses pacientes por meio da criação de um exoesqueleto controlado pelo cérebro. O exoesqueleto é uma veste robótica que sustenta o peso corporal do indivíduo com lesão medular. O sistema utiliza eletrodos de registros, que podem ser, invasivos (matrizes de eletrodos) e não invasivos (eletroencefalograma) para registrar a atividade elétrica cerebral, decodificá-la e enviar os comandos motores para a veste robótica.

Um dos pioneiros neste estudo, foi o Brasileiro neurocientista, Miguel Nicolelis, que deu início ao projeto Walking Again e junto com outros cientistas do mundo todo desenvolveu um exoesqueleto utilizado por um paraplégico para dar o primeiro chute na abertura da copa do mundo de 2012. Este foi um feito inédito e trouxe inúmeros benefícios e avanços para a neurociência.

As pesquisas na área de interface cérebro máquina, eletrodos de registro e neuroreabilitação tem ganhado cada vez mais notoriedade. Para acompanhá-las acesse o nosso site e fique por dentro dos conteúdos que são postados diariamente.

Referências:

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Autor:

Tamara Nunes

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