Em um estudo piloto em humanos, pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Minnesota e do Hospital Geral de Massachusetts mostram que é possível melhorar funções cerebrais humanas específicas relacionadas ao autocontrole e flexibilidade mental ao mesclar inteligência artificial com estimulação elétrica cerebral direcionada.
Alik Widge, MD, PhD, professor assistente de psiquiatria e membro da Equipe de Descoberta Médica sobre Dependência da Escola de Medicina da U of M, é o autor sênior da pesquisa publicada na Nature Biomedical Engineering. As descobertas vêm de um estudo realizado em humanos no Massachusetts General Hospital, em Boston, entre 12 pacientes submetidos a cirurgia cerebral para epilepsia – um procedimento que coloca centenas de minúsculos eletrodos por todo o cérebro para registrar sua atividade e identificar a origem das convulsões.
Neste estudo, Widge colaborou com Sydney Cash, MD, PhD do Massachusetts General Hospital, um especialista em pesquisa de epilepsia; e Darin Dougherty, MD, especialista em estimulação cerebral clínica. Juntos, eles identificaram uma região do cérebro – a cápsula interna – que melhorava a função mental dos pacientes quando estimulada com pequenas quantidades de energia elétrica. Essa parte do cérebro é responsável pelo controle cognitivo – o processo de mudança de um padrão de pensamento ou comportamento para outro, que é prejudicado na maioria das doenças mentais.
“Um exemplo pode incluir uma pessoa com depressão que simplesmente não consegue sair de um pensamento negativo ‘travado’. Por ser tão importante para a doença mental, encontrar uma maneira de melhorá-la pode ser uma nova maneira poderosa de tratar essas doenças, “Widge disse.
A equipe desenvolveu algoritmos para que, após a estimulação, eles pudessem rastrear as habilidades de controle cognitivo dos pacientes, tanto de suas ações quanto diretamente de sua atividade cerebral. O método controlador forneceu estímulos adicionais sempre que os pacientes estavam piorando em um teste laboratorial de controle cognitivo.
“Este sistema pode ler a atividade cerebral, ‘decodificar’ quando o paciente está tendo dificuldade e aplicar uma pequena explosão de estimulação elétrica ao cérebro para estimulá-lo a superar essa dificuldade”, disse Widge. “A analogia que costumo usar é uma bicicleta elétrica. Quando alguém está pedalando, mas com dificuldade, a bicicleta sente e aumenta. Fizemos o equivalente para a função mental humana.”
O estudo é o primeiro a mostrar que:
- Uma função mental humana específica ligada à doença mental pode ser aprimorada de forma confiável usando estimulação elétrica direcionada com precisão;
- Existem subpartes específicas da estrutura da cápsula interna do cérebro que são particularmente eficazes para o aprimoramento cognitivo; e
- Um algoritmo de malha fechada usado como controlador foi duas vezes mais eficaz do que estimular em momentos aleatórios.
Alguns dos pacientes apresentavam ansiedade significativa, além da epilepsia. Quando receberam o estímulo de aprimoramento cognitivo, eles relataram que sua ansiedade melhorou, porque foram mais capazes de desviar seus pensamentos de sua angústia e se concentrar no que queriam. Widge diz que isso sugere que este método pode ser usado para tratar pacientes com ansiedade severa e resistente a medicamentos, depressão ou outros distúrbios.
“Esta poderia ser uma abordagem totalmente nova no tratamento de doenças mentais. Em vez de tentar suprimir os sintomas, poderíamos dar aos pacientes uma ferramenta que lhes permite assumir o controle de suas próprias mentes”, disse Widge. “Poderíamos colocá-los de volta no assento do motorista e deixá-los sentir um novo senso de agência.”
A equipe de pesquisa agora está se preparando para os ensaios clínicos. Como a meta para melhorar o controle cognitivo já foi aprovada pela Food and Drug Administration para estimulação cerebral profunda, Widge diz que esta pesquisa pode ser feita com ferramentas e dispositivos existentes – uma vez que um ensaio seja formalmente aprovado – e a tradução desse cuidado para a prática médica atual pode ser rápida.
“O que é maravilhoso sobre essas descobertas é que agora estamos em posição de conduzir testes clínicos para demonstrar a eficácia e, em seguida, passar a ajudar os pacientes resistentes ao tratamento que precisam desesperadamente de intervenções adicionais para tratar suas doenças”, disse Dougherty.
Este trabalho foi apoiado por doações da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) sob o Acordo Cooperativo Número W911NF-14-2-0045 emitido pelo escritório contratante da Organização de Pesquisa do Exército (ARO) em apoio ao Programa SUBNETS da DARPA, os Institutos Nacionais de Saúde , Ellison Foundation, Tiny Blue Dot Foundation, MGH Executive Council on Research, OneMind Institute e as iniciativas MnDRIVE e Medical Discovery Team on Addiction na University of Minnesota Medical School.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela University of Minnesota Medical School. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento. Esse artigo foi publicado originalmente pela www.sciencedaily.com
Referência do periódico:
- Ishita Basu, Ali Yousefi, Britni Crocker, Rina Zelmann, Angelique C. Paulk, Noam Peled, Kristen K. Ellard, Daniel S. Weisholtz, G. Rees Cosgrove, Thilo Deckersbach, Uri T. Eden, Emad N. Eskandar , Darin D. Dougherty, Sydney S. Cash, Alik S. Widge. Aprimoramento de loop fechado e decodificação neural do controle cognitivo em humanos. Nature Biomedical Engineering, 2021; DOI: 10.1038 / s41551-021-00804-y
