A "porta tripla" dos eletrodos de interfaces cérebro-máquina

Estagiária de Jornalismo Yin Jingfei

Uma única ponta de eletrodo está a tornar-se na “Monte Gálio” da indústria de interfaces cérebro-máquina. Enquanto o mundo discute o número de canais e o tamanho dos chips, uma questão mais fundamental permanece sem resposta: quanto tempo pode durar esta coisa que é inserida no cérebro? Antes de responder a essa pergunta, há um problema ainda mais prioritário: de que material deve ser feita? No caminho invasivo, após a cirurgia, como coletar dados e a que profundidade deve entrar? A indústria está a explorar ativamente soluções.

Dificuldade com rigidez: o material deve ser macio

“O cérebro é macio como tofu, enquanto que os agulhões feitos de metais tradicionais ou materiais de silício são extremamente duros, cortando o tecido cerebral a microescala ao serem inseridos, além de se moverem com a respiração, impossibilitando o acompanhamento estável do sinal. Ainda mais grave, materiais duros podem provocar rejeição imunológica, levando à morte de neurónios na zona implantada, fazendo com que sinais inicialmente claros desapareçam.” afirmou um especialista à Securities Times.

“Para que o material seja adequado, deve ser macio” tornou-se um consenso na indústria. A partir daí, duas vias tecnológicas começaram a divergir: uma busca por novos materiais flexíveis, outra por otimizações de materiais já existentes.

A equipa de Liu Jia decidiu desenvolver um novo material que seja naturalmente macio e resistente — o elastómero de perfluoropolímero, que é elástico como borracha e resistente à corrosão por líquidos. Em 2021, Liu Jia e colegas fundaram a Axoft, cujo produto foi reconhecido como dispositivo de avanço pela FDA. Como o material é um elastómero semelhante ao cérebro, não se desloca com a respiração ou outras atividades fisiológicas, resolvendo assim, teoricamente, os problemas de deriva do eletrodo e rejeição imunológica.

Contudo, esta não é a única via possível. “Atualmente, a maioria dos eletrodos flexíveis invasivos, incluindo Neuralink e Ladder Medical, usam materiais de poliamida, reduzindo a rigidez de curvatura para alcançar ‘flexibilidade física’.” afirmou Liu Xiaojun, responsável pelo projeto de interface cérebro-máquina na Academia de Ciências Médicas de Yangtze River, na PUC de Pequim. Este resultado é fruto de décadas de exploração laboratorial — com boa biocompatibilidade, condutividade forte, cadeia de fornecimento madura e custos controlados.

A poliamida também não é a solução definitiva. Li Jianfu, diretor de mercado da Shenzhen Weiling Medical, admitiu que a validade das tecnologias atuais é de cerca de dois a três anos, sendo necessário substituir materiais no cérebro para garantir funcionalidade ao longo da vida.

Quanto à via da poliamida, as empresas exploram diferentes processos e estruturas. A Zhiran Medical desenvolveu eletrodos flexíveis que podem ser esticados, desacoplando a deformação para acompanhar os movimentos rítmicos do tecido cerebral. Ladder Medical criou eletrodos com dimensão celular — apenas 1 micrômetro de espessura, com uma área de seção transversal equivalente a um terço de um fio de cabelo. A equipa de Liu Xiaojun criou uma estrutura de “rolo suíço”, enrolando uma membrana flexível bidimensional em forma de agulha, podendo integrar 1024 canais numa única agulha, equilibrando alta capacidade de transmissão e estabilidade a longo prazo.

Dilema de caminhos: “Inserir” versus “Colar”

Para além da disputa de materiais, a divergência mais fundamental reside na abordagem: o eletrodo deve ser “inserido” ou “colado” ao cérebro?

“Neuralink usa eletrodos profundos, que são inseridos no córtex cerebral como fios de cabelo.” afirmou Tao Hu, fundador e principal cientista da Brain Tiger Technology, ao Securities Times. A Brain Tiger opta por uma abordagem de adesão superficial, colando uma membrana de eletrodo na superfície do córtex. Os eletrodos profundos enfrentam dois grandes problemas: rejeição imunológica que reduz o sinal, e risco de danos físicos devido ao movimento do eletrodo. “A nossa prioridade é a segurança do paciente.”

A Shenzhen Weiling Medical vai mais longe. Seus eletrodos de alta densidade, com apenas 10 micrômetros de espessura, podem ser colados na superfície irregular do córtex como uma película. “Depois de inseridos, aquela parte do córtex fica praticamente inutilizável. Se o eletrodo tiver problemas, não há como substituí-lo.” enfatizou Li Jianfu. Do ponto de vista ético, o tratamento não deve causar danos secundários ao paciente — essa é a linha vermelha. Estes eletrodos que se colam podem ser facilmente removidos com solução salina, sem causar danos ao tecido cerebral.

Assim, Li Jianfu vê duas correntes de valor na indústria: uma, a “medicina”, focada na reconstrução e substituição da função neural; outra, a “tecnologia”, que replica a abordagem da Neuralink, exibindo controle do cursor cerebral ou controlo de cadeiras de rodas. Ele reconhece a dificuldade técnica, mas considera que o valor clínico dessas soluções é exagerado.

Risco e caminho: do clínico à popularização

“Pelo menos na camada de hardware, a tecnologia de materiais dos eletrodos nacionais já alcançou o nível de ponta internacional.” afirmou Liu Xiaojun.

No entanto, “o último micrômetro” permanece um obstáculo.

“O principal problema atual é garantir a estabilidade a longo prazo do sinal de um único neurónio.” Liu Xiaojun afirmou que o problema não está na performance elétrica do eletrodo, mas na sua capacidade de continuar a captar de forma estável a atividade de um neurónio ao longo de meses ou anos após a implantação. “Já verificámos a estabilidade a longo prazo em animais, mas falta a validação em humanos.”

Essa é uma grande lacuna. Os testes em animais duram dois anos e os dados são bons, mas o ambiente cerebral humano é mais complexo, com reações imunológicas e formação de cicatrizes gliais — fatores difíceis de reproduzir em animais, que podem tornar o sinal mais fraco com o tempo. “A validação difícil consiste em fazer observações por períodos prolongados e, com base nos resultados, ajustar materiais, design e procedimentos.” afirmou Liu Xiaojun.

Quanto à possibilidade de ampla implementação, os especialistas concordam que “ainda não é o momento.” A maioria das empresas nacionais planeia iniciar ensaios clínicos após 2025. Como dispositivo médico de Classe III, de alto risco, a sua aprovação e adoção em larga escala ainda estão longe.

Li Jianfu esclareceu uma confusão comum sobre cirurgias: “Não é como Elon Musk diz, que hoje se implanta e amanhã já se está a saltar e correr.” Para o paciente, adaptar-se a um corpo com um “corpo estranho” é um processo extremamente longo. “Do ponto de vista clínico, um ano é o mínimo.”

Todos os entrevistados concordam que “a segurança a longo prazo precisa de tempo para ser comprovada.”

O problema não se limita aos eletrodos. “A decodificação neural também enfrenta escassez de talentos e o isolamento de dados” acrescentou Tao Hu. Dados de EEG são raramente abertos e as diferenças entre indivíduos são enormes. “Hardware é apenas a ponta do iceberg; por baixo da superfície, há algoritmos, dados e validações clínicas que precisam de uma colaboração mais longa.”

“Com o tempo, a prova virá: quem consegue, quem não consegue.” afirmou Liu Xiaojun.