Capacete de ultrassons para neuromodulação do cérebro profundo: uma alternativa sem cirurgia

Estruturas profundas do cérebro, como os gânglios da base e o tálamo, exercem uma influência decisiva sobre o nosso comportamento. Quando estes sistemas deixam de funcionar de forma equilibrada, a desregulação em zonas profundas pode contribuir para problemas neurológicos e psiquiátricos, incluindo doença de Parkinson e depressão.

Apesar do seu papel central, compreender e tratar estas regiões continua a ser um desafio, sobretudo devido à sua localização: por estarem enterradas no interior do cérebro, tornam-se difíceis de estudar e de alcançar com precisão.

Um novo capacete de ultrassons para modular circuitos do cérebro profundo

Um novo estudo descreve um dispositivo que poderá contornar a necessidade de procedimentos invasivos. Trata-se de um capacete de ultrassons concebido para modular circuitos do cérebro profundo sem cirurgia e, segundo os autores, fazê-lo com um nível de precisão sem paralelo.

Para Bradley Treeby, engenheiro biomédico do Colégio Universitário de Londres (UCL) e autor sénior do trabalho, esta abordagem representa um salto na capacidade de estudar e influenciar o cérebro profundo.

Treeby refere que este avanço cria oportunidades tanto para a investigação em neurociência como para a prática clínica. Na sua perspetiva, pela primeira vez, passa a ser possível estudar de forma não invasiva relações de causa e efeito em circuitos profundos que, até aqui, eram essencialmente acessíveis apenas através de intervenções cirúrgicas.

Do ponto de vista clínico, o autor destaca que a tecnologia poderá alterar o tratamento de perturbações neurológicas e psiquiátricas como doença de Parkinson, depressão e tremor essencial, ao permitir apontar com grande exatidão para circuitos específicos que têm um papel determinante nestas condições.

Como o sistema ultrapassa limites da estimulação por ultrassons existente

O sistema apoia-se em abordagens já conhecidas, como a estimulação por ultrassons transcranianos e os ultrassons focados guiados por RM, mas foi desenhado para resolver limitações de ambas - por exemplo, a menor precisão do foco na primeira e, na segunda, a necessidade de parafusos para estabilização do crânio.

De acordo com os resultados do estudo, o capacete consegue atingir áreas do cérebro 1.000 vezes mais pequenas do que as visadas por dispositivos convencionais de ultrassons e 30 vezes mais pequenas do que tecnologias semelhantes orientadas especificamente para zonas mais profundas.

Esta precisão resulta de uma matriz composta por 256 elementos instalados no interior do capacete. Esses emissores geram feixes de ultrassons focados em regiões específicas do cérebro do utilizador, com o objetivo de aumentar ou reduzir a atividade neuronal.

O conjunto inclui ainda uma máscara facial em plástico macio, destinada a estabilizar a cabeça e, assim, melhorar a exatidão do posicionamento dos feixes.

Ensaios em voluntários: tálamo, núcleo geniculado lateral e IRMf

A equipa testou o sistema em sete voluntários, que usaram o capacete enquanto os investigadores direcionavam a estimulação para o núcleo geniculado lateral (NGL) - uma pequena estrutura do tálamo associada ao processamento de informação visual.

Numa das experiências, os participantes observaram um tabuleiro de xadrez intermitente enquanto os feixes de ultrassons eram dirigidos ao NGL. As imagens de ressonância magnética funcional (IRMf) revelaram, em simultâneo, um aumento de atividade no córtex visual, o que sugere que o NGL foi efetivamente atingido.

Esta capacidade de acompanhar o efeito da estimulação no momento é apontada como uma característica-chave por Eleanor Martin, física e engenheira e primeira autora do estudo, ligada ao Grupo de Ultrassons Biomédicos da UCL.

Segundo Martin, o sistema foi pensado para ser compatível com IRMf em simultâneo, permitindo monitorizar os efeitos da estimulação em tempo real. Para a investigadora, isto abre possibilidades relevantes para neuromodulação em circuito fechado e terapias personalizadas.

Noutro ensaio, os investigadores observaram que os efeitos do capacete não eram apenas imediatos: alterações na atividade do córtex visual mantiveram-se por 40 minutos após o período de estimulação.

Ainda que os voluntários não tenham relatado qualquer perceção consciente de alterações visuais durante os testes, os autores salientam que a IRMf mostrou mudanças significativas e persistentes na atividade neural exatamente nas localizações pretendidas.

O que esta precisão pode significar para a neurociência e a clínica

Treeby defende que conseguir modular, com precisão, estruturas profundas sem recorrer a cirurgia constitui uma mudança de paradigma na neurociência, por disponibilizar um método seguro, reversível e repetível para compreender a função cerebral e desenvolver terapêuticas dirigidas.

Os autores reconhecem que são necessários mais estudos para explicar totalmente o que está a acontecer ao longo deste processo, mas sublinham que os resultados já configuram um avanço importante. Uma neuromodulação com esta destreza era, até aqui, impraticável sem métodos invasivos.

A coautora Ioana Grigoras, neurocientista clínica da Universidade de Oxford, considera que o método traz esperança a doentes com determinadas patologias. Em particular, destaca o potencial para aplicações clínicas em perturbações como a doença de Parkinson, onde regiões profundas do cérebro são especialmente afetadas.

Para além do estudo: comparação com opções invasivas e próximos passos

Na prática clínica, uma referência frequente para tratar sintomas graves em algumas doenças é a estimulação cerebral profunda, que implica cirurgia e a colocação de elétrodos. Um capacete de ultrassons com capacidade de modulação focal do cérebro profundo poderá, no futuro, complementar ou reduzir a necessidade de intervenções invasivas em cenários selecionados - sobretudo se confirmar eficácia consistente e perfis de segurança robustos em estudos maiores.

Outra etapa essencial será refinar protocolos que maximizem o efeito terapêutico e minimizem riscos, incluindo a calibração individual (já que a forma e densidade do crânio variam entre pessoas), a avaliação de potenciais efeitos térmicos e a definição de critérios clínicos para seleção de doentes. Ensaios com amostras mais alargadas e acompanhamento prolongado serão determinantes para perceber a durabilidade dos benefícios e a melhor forma de integrar a estimulação por ultrassons transcranianos com monitorização por IRMf em ambientes clínicos reais.

O estudo foi publicado na revista Comunicações da Natureza.