Este novo implante cerebral é menor do que um grão de sal

“Até onde sabemos, este é o menor implante neural capaz de medir a atividade elétrica no cérebro e transmiti-la sem fio”, explicou Alyosha Molnar, da Cátedra Ilda e Charles Lee na Escola de Engenharia Elétrica e de Computação, em comunicado. “Ao usar modulação por posição de pulso – o mesmo código empregado em satélites –conseguimos reduzir drasticamente o consumo de energia e ainda transmitir os dados com sucesso”.

O MOTE é alimentado por feixes de laser vermelho e infravermelho, que atravessam o tecido cerebral sem causar danos. Essa energia é capturada por um diodo semicondutor feito de arseneto de alumínio e gálio, que converte a luz em eletricidade para ativar o circuito interno.

Quando os neurônios disparam, o dispositivo devolve a informação usando pulsos de luz infravermelha minúsculos, modulados para codificar os sinais elétricos do cérebro. É a mesma lógica usada nas comunicações ópticas de satélites, agora miniaturizada até a escala de um implante biológico invisível a olho nu.

Além do diodo, o sistema inclui um amplificador de baixo ruído e um codificador óptico integrados, ambos construídos com a mesma tecnologia de semicondutores dos microchips convencionais. Essa engenharia permite que o MOTE opere de modo autônomo, sem cabos ou baterias, sustentado apenas pela luz.

Nos testes iniciais, o dispositivo foi avaliado primeiro em culturas de células, e depois implantado no córtex somatossensorial primário de camundongos. Por mais de doze meses, o implante registrou com precisão os picos de atividade elétrica dos neurônios e padrões sinápticos mais amplos, enquanto os animais permaneciam saudáveis e ativos.

“Uma das motivações para isso é que os eletrodos e fibras ópticas tradicionais podem irritar o cérebro”, explicou Molnar. “O tecido se move ao redor do implante e pode gerar uma resposta imunológica. Nosso objetivo foi torná-lo pequeno o suficiente para reduzir essa perturbação e, ainda assim, capturar a atividade cerebral em alta resolução, sem precisar modificar geneticamente os neurônios”.

Por ser feito de materiais compatíveis com ressonância magnética, o MOTE pode registrar sinais elétricos mesmo durante exames clínicos. Mesmo com os implantes atuais, que costumam ser volumosos e interferem nos campos magnéticos, esse registro era algo praticamente impossível.

O potencial de aplicação vai além do cérebro. Segundo os autores, a tecnologia poderia ser adaptada para monitorar a medula espinhal ou outros tecidos nervosos, e até combinada com futuras inovações, como plugues optoeletrônicos integrados em placas cranianas artificiais.