Notícia

Algoritmo ajuda a tornar a estimulação cerebral mais confiável

Mikko Raskinen, Universidade Aalto

Fonte

Universidade Aalto

Data

segunda-feira, 21 fevereiro 2022 12:15

Áreas

Bioinformática. Computação. Engenharia Biológica. Engenharia Biomédica. Medicina. Neurociências. Neurologia. Psiquiatria.

Médicos usam a estimulação cerebral magnética transcraniana (EMT) há anos para tratar distúrbios cerebrais como dor crônica e depressão, mas grande parte do sucesso do tratamento depende de dispositivo manual. Para melhorar a qualidade de vida dos pacientes, uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade Aalto, na Finlândia, desenvolveu uma maneira de encontrar rapidamente a estimulação ideal para qualquer indivíduo. Os resultados foram publicados na revista científica Brain Stimulation.

A EMT funciona enviando pulsos magnéticos para o cérebro com uma bobina colocada na cabeça. Esses pulsos repetidos, que parecem leves toques na cabeça, podem alterar a forma como os neurônios se comunicam – essencialmente aumentando ou diminuindo a eficácia de como eles ‘falam’ uns com os outros. Muitos distúrbios cerebrais, como acidente vascular cerebral e depressão, estão associados à hiper ou hipoatividade de algumas partes do cérebro.

O novo método faz uso de um algoritmo que avalia e ajusta instantaneamente o posicionamento da estimulação – com a ajuda da eletroencefalografia (EEG), que detecta a atividade elétrica no cérebro. Os pesquisadores demonstraram como o método encontra automaticamente os parâmetros de estimulação ideais com base nas respostas medidas do EEG.

“Estamos basicamente medindo o que acontece no cérebro imediatamente após cada pulso. Com base na reação do cérebro que ocorre nas primeiras dezenas de milissegundos – nosso algoritmo ajustará, em tempo real, como o próximo pulso de estimulação é dado. Como podemos encontrar rapidamente a direção ideal da estimulação, o método tem um potencial real para melhorar a eficácia do tratamento da EMT”, disse Aino Tervo, doutoranda na Universidade Aalto e autora principal do artigo.

Assista ao vídeo de apresentação do projeto (legendas em inglês):

Atualmente, os operadores de EMT precisam encontrar manualmente o melhor local de estimulação e orientação para o cérebro de cada paciente, um feito baseado em treinamento e experiência, mas que traz resultados variáveis ​​e é lento. Por exemplo, com a EMT, os usuários podem localizar áreas do córtex motor ou da rede de linguagem observando os efeitos imediatos nos movimentos das mãos ou na fala dos pacientes, uma função crucial para os cirurgiões que se preparam para uma cirurgia cerebral. Para atingir outras áreas do cérebro, como aquelas associadas à depressão, os operadores confiam no entendimento comum de onde a área-alvo é encontrada em um cérebro típico – um processo não confiável e às vezes tedioso.

Experimentos detalhados no estudo mostraram que o circuito de feedback EMT-EEG alimentado por algoritmo de computador pode encontrar a direção ideal de estimulação com um conjunto de 30 a 60 pulsos individuais em apenas 1 a 2 minutos. Em comparação, os operadores podem levar de 10 a 20 minutos para interpretar os próprios sinais; adicionar feedback de EEG à avaliação pode estender ainda mais a avaliação manual.

“A área que inicialmente assumimos para estimular pode não ser a melhor. Precisamos de informações para encontrar o lugar certo”, explicou o Dr. Risto Ilmoniemi, professor da Universidade Aalto que lidera o projeto ConnectToBrain financiado pelo Conselho de Pesquisa Europeu (ERC) e realizado com pesquisadores da Universidade Tübingen e Universidade Chieti-Pescara.

“O que o algoritmo é capaz de fazer é calcular onde podemos obter as melhores informações para encontrar a estimulação ideal para um determinado paciente, com o menor número possível de pulsos. Minimizar o número de pulsos torna a busca mais rápida e confortável”, explicou o Dr. Ilmoniemi.

Ao invés de uma única bobina de cobre que administra os pulsos, o protótipo utilizado no estudo possui duas bobinas sobrepostas que possibilitam os ajustes de orientação. Este é o primeiro passo no projeto ConnectToBrain para desenvolver um sistema abrangente capaz de estimular qualquer parte do cérebro, ou várias áreas simultaneamente, em intervalos de tempo de escala de milissegundos.

O mais novo dispositivo protótipo tem cinco bobinas sobrepostas, o que permite que tanto a localização quanto a orientação sejam ajustadas em uma região específica do cérebro. Em última análise, esses esforços podem levar à capacidade de acompanhar instantaneamente se o tratamento com EMT aumenta ou diminui a atividade neural nas principais regiões do cérebro.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Aalto (em inglês).

Fonte: Katrina Jurva, Universidade Aalto. Imagem: Mikko Raskinen, Universidade Aalto.

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