'China viu oportunidade de tratar milhares e mergulhou de cabeça', diz Nicolelis sobre prioridade à pesquisa 'cérebro-máquina'

Tecnologia de neurocientista integra 15º Plano Quinquenal chinês e abre horizonte de pesquisas para 3,4 bilhões de pessoas que sofram doenças neurológicas

A tecnologia desenvolvida pelo neurocientista Miguel Nicolelis conquistou um feito, sem precedentes, ao se tornar política estratégica do governo Xi Jinping, na China. Durante a Assembleia do Povo, encerrada na última quinta-feira (12/03), a interface cérebro-máquina foi anunciada parte integrante do 15º Plano Quinquenal, que prepara o país asiático para liderar o desenvolvimento tecnológico nas próximas décadas.

O reconhecimento dos esforços de Nicolelis e de seu parceiro, o neurocientista John Chapin, ocorre em meio à comprovação empírica, no maior hospital neurológico do mundo, situado em Pequim, da segurança e eficácia de uma técnica criada por eles e capaz de devolver o movimento de pacientes com lesão medular. "[Os chineses] viram a oportunidade de tratar as pessoas em grande escala e mergulharam de cabeça", disse o cientista.

O protocolo ainda abre um horizonte de pesquisas para a reabilitação de doenças neurológicas que afetam 43% da humanidade. "Como não invasivo, eficaz e barato, você consegue levar isso para milhões de pessoas".

A Opera Mundi, Nicolelis contou como essa tecnologia funciona e traz uma reflexão de como a ciência é realizada, ao relatar a luta de décadas no desenvolvimento da interface cérebro-máquina, assim nomeada, enquanto ele e Chapin devoravam um cheesesteak na Filadélfia 35 anos atrás. "Fazer ciência é confrontar ideias e derrubar teorias".

Leia a entrevista de Opera Mundi com Miguel Nicolelis na íntegra:

Opera Mundi: o governo da China incluiu a tecnologia que você desenvolveu no seu Plano Quinquenal, tornando-a uma prioridade estratégica. O que isso significa?

Miguel Nicolelis: a China incluiu a interface cérebro-máquina no seu Plano Quinquenal em dezembro do ano passado. Ele é o plano mais importante do planejamento econômico chinês. Entre as áreas de tecnologia consideradas estratégicas para o país estão: robótica, inteligência artificial e, em terceiro lugar, interface cérebro-máquina. Ou seja, explodiu lá de uma maneira inacreditável. Já tem muita coisa acontecendo, mas agora vai haver uma escala gigantesca, porque virou política de Estado.

Essa é a área que mais cresce em neurotecnologia no mundo. A última estatística publicada em 2024 pela The Lancet Neurology mostra que 3,4 bilhões de pessoas sofrem de pelo menos uma das 37 doenças neurológicas mais frequentes, incluindo, o equivalente à 43% da humanidade, sem considerar as doenças psiquiátricas.

Metade dos casos, 1,7 bilhão, está na Ásia porque o maior fator de risco é idade e a região conta com a população mais idosa do mundo. A China estima 450 milhões de pacientes, por isso eles não estão bobeando. Viram a oportunidade de tratar as pessoas em grande escala e mergulharam de cabeça.

Se você for ver o custo para tratar essas pessoas na próxima década, estamos falando de dezenas de trilhões de dólares. Não há sistema de saúde, público ou privado, que dará conta se não começarmos já a implementar novas formas de prevenção e tratamento.

E os índices do Brasil?

Os números sobre o país não estão descritos na literatura em grande detalhe, mas, se você projetar, com base na média mundial de 43%, estamos falando, provavelmente, de no mínimo 20% a 25% até 30% da população. Infelizmente, aqui no Brasil, a gente não conseguiu.

Como vocês começaram o Projeto Andar de Novo?

Nós iniciamos o projeto "Andar de Novo" em 2012 para apresentar ao mundo a interface cérebro-máquina, uma área que Chapin e eu criamos no final dos anos 90. O protocolo, denominado Walk Again Neurorehabilitation Protocol (WANR), combina interfaces cérebro-máquina não invasivas, simulações em realidade virtual e marcha robótica assistida.

Em 2013, eu busquei essa técnica não invasiva, chamada de EEG, que é algo conhecido desde os anos 20. Isso foi aperfeiçoado, hoje é digital e sem fio, e as pessoas podem até andar com equipamentos de última geração. Eu tive a ideia de apresentar isso durante a Copa do Mundo de 2014. Cerca de 1,2 bilhão de pessoas assistiram ao Juliano Pinto usar o exoesqueleto e chutar uma bola de futebol. A coisa explodiu e foi muito recompensador. Onde eu paro no Brasil ou mundo, aparece alguém, neurocientistas, doutores, professores, dizendo "eu decidi fazer neurociência depois de ver na televisão a demonstração".

Em 2016, nós publicamos o primeiro trabalho demostrando não só a capacidade da interface cérebro-máquina em permitir que pacientes voltassem a andar com o exoesqueleto, mas documentando uma recuperação funcional clínica, tanto motora como sensorial, que ninguém havia documentado antes. E continuamos a publicar nossos estudos 2017, 2019 e 2022.

Como a China entra nisso?

Um pouco antes da pandemia, o Hospital Huanwu me procurou para utilizar o nosso protocolo em pacientes e testar a viabilidade da interface cérebro-máquina. Eles têm um número gigantesco de pacientes, é um dos maiores hospitais de neurologia do mundo.

Então, nós realizamos esse estudo durante nove meses com 19 pacientes. Eles foram divididos em dois grupos, dez no experimental, onde aplicamos o nosso protocolo; e nove no grupo de controle, que seguiu fazendo fisioterapia normal. Depois nós inserimos mais quatro pacientes do grupo controle e colocamos no grupo experimental, totalizando 14 pacientes usando o protocolo. Eram todos pacientes crônicos, com lesão medular há pelo menos 19 meses, ou seja, com recuperação espontânea basicamente nula.

No final do estudo, o grupo de controle não teve nenhuma alteração. Entre os 14 pacientes usando o nosso protocolo, 50% passaram de uma paralisia total completa para uma paraplegia parcial, com recuperação de movimentos e capacidade de controlar os músculos voluntariamente.

Alguns não precisaram de nenhum tipo de andador robótico para voltar a caminhar, apenas de uma órtese ou andador. Um dos casos foi de uma paciente, com lesão completa de 19 meses, que gravamos caminhando não apenas dentro do laboratório, mas pelas ruas de Pequim, usando apenas um andador e uma órtese na parte inferior da perna. Outra paciente, no outro extremo, tinha 20 anos de lesão medular e estava confinada numa cama a maior parte do tempo. Ela conseguiu andar com essa órtese e muletas. Ou seja, elas tiveram uma recuperação clínica espetacular.

Há um detalhe importante neste caso. Não fomos nós que rodamos o estudo clínico, mas sim a equipe chinesa, independente, que foi treinada para usar o nosso protocolo. Eles vieram ao Brasil aprender como usá-lo e rodaram o estudo. Nós não atuamos no manejo dos pacientes. Depois disso, aí sim, nós entramos e fizemos a análise dos dados, porque coletamos tudo com ressonância magnética ao longo do treinamento de nove meses desse grupo experimental e do grupo controle.

O mais importante é que o grupo que lidou com os pacientes não participou dessa análise dos dados, fomos nós, não sabíamos quem eram os pacientes, é que fizemos a análise no Brasil. Isso garantiu que não houvesse contaminação entre as equipes, porque o grupo clínico não sabia o que estávamos fazendo e nós não sabíamos o que tinha acontecido com os pacientes.

Qual foi o resultado?

Do ponto de vista de recuperação clínica motora e do número de pacientes, ou seja, dos que migraram da Ásia A (o pior ranking da lesão medular) para Ásia B e Ásia C (considerado paraplegia parcial), nós identificamos que essa migração ocorreu em 50% dos casos.

Esse número de 50% de recuperação que obtivemos neste estudo na China é exatamente o mesmo que observamos nos primeiros 12 meses em outro estudo desenvolvido no Brasil, seguindo sete pacientes. Depois, aumentamos o período de estudos para 28 meses e obtivemos 100% de transferência da lesão total para lesão parcial do ponto de vista clínico. Os pacientes começaram a recuperar controle motor e houve uma recuperação tática maior. O resultado desse estudo no Brasil foi publicado em 2019.

Nicolelis, como isso acontece?

O mecanismo por trás disso é um processo chamado plasticidade neural. O sistema nervoso se reorganiza. A nossa tese é que, como esses pacientes ficam imóveis por muito tempo e não têm feedback tátil da parte corporal, colocá-los num ambiente virtual com feedback visual ajuda a reativar circuitos neurais. Na China, o feedback foi principalmente visual. Aqui no Brasil, nós usamos tato e visão, mas o princípio é o mesmo. Quando você tem uma lesão medular, raramente todas as fibras são destruídas, sempre sobra alguma coisa. Estudos clássicos mostram que mesmo em pacientes com lesão clinicamente completa, as fibras nervosas podem sobreviver entre 5% e 20%.

A nossa hipótese é que o protocolo faz com que essas fibras voltem a funcionar. Quando o cérebro volta a imaginar movimentos e, ao mesmo tempo, o paciente vê esses movimentos e começa a executar passos assistidos, os sinais voltam a circular.

Há outro fator importante: o músculo também funciona como um órgão endócrino, produzindo substâncias que entram na corrente sanguínea e ajudam a estimular o cérebro a produzir fatores de crescimento neural. Esses fatores ajudam os neurônios a formar novas conexões. Então, o protocolo pode estar atuando em duas frentes: reativando circuitos cerebrais e estimulando fatores biológicos que ajudam o cérebro a se regenerar parcialmente.

A conexão entre interface cérebro-máquina, atividade muscular e regeneração neural nunca tinha sido proposta dessa forma. E isso muda completamente a forma como pensamos a reabilitação. Nós chamamos isso de motor imagery, ou seja, você conecta imaginação, movimento virtual e movimento real. Se restarem algumas fibras na medula, o sinal pode voltar a circular. E o cérebro começa a reorganizar o sistema.

Então, não precisa de procedimento invasivo, como cirurgia?

Não precisa implantar nada em ninguém, para paraplegia, pelo menos, você pode fazer isso de forma não invasiva. A conclusão final do estudo eu resumi num acrônimo: SEAS (mar em inglês). É o critério para definir por que usar um procedimento não invasivo. O S é de safety, segurança. É 100% seguro. Não tem risco de nada, porque você não injeta nada, não põe nada dentro do cérebro. Doze anos de estudos no Brasil, na China e em outros lugares do mundo, porque vários grupos reproduziram os nossos resultados, mostram que ele é eficaz.

O E é de eficácia, porque é um procedimento eficaz. O A é de affordable, acessível, porque é uma tecnologia baratíssima. Uma neurocirurgia custa, nos Estados Unidos, dezenas ou centenas de milhares de dólares. É por isso que tem tanta empresa querendo fazer implante. Já existe um tratamento com interface baseada em EEG com preço superbaixo, é possível colocar isso em qualquer sistema público de saúde.

E o último S é de scalability, escalabilidade, porque como ele não é invasivo, é eficaz e barato, você consegue levar isso para milhões de pessoas.

O que este estudo na China abre em termos de pesquisa?

Neste estudo na China nós detectamos a redução da atrofia do córtex cerebral. Pacientes com cerca de 19 meses de lesão e outros com muitos anos de lesão medular apresentaram a atrofia do córtex, ou seja, uma redução de espessura da parte superior do cérebro, que é a parte mais nobre e importante para nossas funções motoras, cognitivas e de memória.

Nós detectamos essa atrofia não só nas regiões motoras, que é o esperado, mas também em áreas que, teoricamente, não estão associadas diretamente ao controle motor, como áreas temporais, importantíssimas para memória e outras funções cognitiva. Outra área chamada ínsula, muito importante para controle visceral e também da dor, apresentou atrofia semelhante à que se observa em doenças neurodegenerativas como Alzheimer, demência e Parkinson.

Nós detectamos uma melhora dessa atrofia. O uso do protocolo aumentou a espessura do córtex cerebral e reverteu parte da atrofia em cerca de 50% dos pacientes do grupo experimental, justamente o subgrupo que teve a melhora clínica e ela foi impressionante.

Ainda é um número pequeno de pacientes, nós precisamos repetir isso com um número muito maior, mas foi a primeira vez que tivemos a possibilidade de correlacionar a reversão dessa atrofia cortical com melhora clínica. Por isso, nós optamos por publicar, em dezembro, um pré-print com 160 páginas desse estudo, com todas as figuras e dados. Agora, estamos preparando o artigo para submissão em revista científica.

A segunda descoberta foi em relação ao envelhecimento que abre um caminho de pesquisas. Há uma teoria, proposta por uma equipe europeia, que sugere que a lesão medular pode acelerar o processo natural de envelhecimento do cérebro. Era uma hipótese interessante, mas com pouco suporte experimental. Os nossos resultados trazem um suporte inicial para ela, ao indicar que a lesão medular aparentemente leva a uma atrofia generalizada do córtex e pode acelerar o envelhecimento cerebral.

Nós pegamos dez critérios usados para explicar o envelhecimento cerebral e encontramos evidências de que esses mecanismos são acelerados após a lesão medular. Mas, se o nosso protocolo reverte parcialmente essa atrofia, isso sugere uma nova aplicação para as interfaces cérebro-máquina relacionada ao uso de interfaces não invasivas para retardar o envelhecimento natural do cérebro e possivelmente tratar patologias cognitivas como Parkinson e Alzheimer. É uma perspectiva completamente nova. Além do fato de alguns pacientes não precisarem de andador robótico, o que é muito importante.

Nicolelis, chega ao público os resultados, mas pouco sobre o caminho. Como o senhor desenvolveu a interface cérebro-máquina? Quando isso começa?

Começa há 37 anos, quando cheguei à Filadélfia para fazer pós-doutorado. Eu enviei 57 cartas aqui do Brasil para os maiores neurocientistas do mundo dizendo que, em vez de registrar a atividade elétrica de um único neurônio, como todos faziam, eu queria registrar centenas, milhares ao mesmo tempo e recebi apenas duas respostas. Uma da [Universidade de] Yale, para registrar o bulbo olfatório da salamandra, mas eu olhei para a salamandra, a salamandra olhou para mim e não rolou. E a segunda resposta foi do John Chapin, um dos maiores neurocientistas do século.

Eu já sabia programar em várias linguagens, eu estudo inteligência artificial desde os anos 80. Meu pai pagou a minha primeira viagem internacional para eu poder visitar os laboratórios de inteligência artificial e ver o que estava acontecendo no mundo. Eu fui trabalhar com o John e nós criamos toda a tecnologia, a ideia e os métodos de análise para registrar dezenas ou milhares de neurônios simultaneamente. Nós publicamos um trabalho na Science e outro na Nature, que causou o maior alvoroço.

Eu e o John continuamos os estudos e aumentamos o número de neurônios. Éramos dois fisiologistas táteis e ninguém prestava atenção em tato nos Estados Unidos nos anos 90, somente em visão e motor. Eu já estava na Duke University, quando comecei um experimento registrando 100 neurônios em múltiplas áreas do córtex de macacos. Ali nós verificamos que a informação motora estava circulando em todos os lugares e não apenas em uma região do cérebro. Publicamos esse estudo em 1998, na Nature, derrubando a visão localizacionista do córtex, que vinha desde o século 19, segundo a qual cada função cerebral se restringia a um lugar no cérebro.

Depois disso, nós decidimos registrar o córtex motor, que também tem respostas táteis, fazendo experimentos iniciais com ratos e, depois com macacos, mostrando que eles poderiam controlar um braço robótico apenas pelo pensamento. Um dia, eu estava jantando com o John no Gino's, que serve um cheesesteak enorme, o sanduíche tradicional da Filadélfia, quando veio a ideia do nome: "vamos chamar isso de interface cérebro-máquina". Um cara atrás de mim, um caminhoneiro grandalhão, desses com queijo na barba, disse "that's a great name". Ele estava ouvindo a conversa e foi a primeira testemunha da criação da ideia de interface cérebro-máquina. Publicamos esses trabalhos na Nature, o primeiro em 1999, mostrando que os ratinhos faziam isso e, o segundo, em 2000, com macacos. Foi outra explosão.

Quando começam os estudos com seres humanos?

Nós inventamos essa tecnologia para estudar o cérebro e populações de neurônios em tempo real, mas depois percebemos um potencial de neurorreabilitação gigantesco, o que mostramos em um artigo na Scientific American, publicado em 2002. Foi a primeira vez em que essa ideia foi apresentada para o público. Ali dizíamos: "em uma geração, vão existir pessoas andando com o cérebro controlando uma veste robótica".

Em 2004, fizemos os estudos com seres humanos e ficou claro para nós o potencial de neurorreabilitação dessa técnica. Existiam, no entanto, grandes dificuldades e elas persistem em usar os implantes corticais dentro do cérebro. Eles são bons para estudos em animais, mas em seres humanos, ainda é não possível resolver problemas relacionados à reação do cérebro a esses implantes que, depois de algum tempo, param de funcionar.

O que é essa rede de cérebros de que você fala?

Esse é um outro conceito que veio um pouco depois. Começou com a ideia de que uma interface cérebro-máquina não precisa ser controlada por um único cérebro, é possível ter múltiplos cérebros colaborando entre si para obter o mesmo resultado final. Nós fizemos isso com macacos.

Observamos isso com três macacos. Eles não sabiam que estavam colaborando e, computacionalmente, pegamos 300 neurônios de cada um deles e misturamos esses num pool de 800 neurônios que controlavam um braço virtual que jogava videogame. Os macacos só tomavam suco de laranja quando esse braço, graças ao esforço coletivo dos três, achasse um alvo no mundo virtual. Nós chamamos isso de brainet.

Depois disso, eu fui registrar os mesmos macacos no ambiente deles. Ali eu descobri que quando os macacos interagem socialmente o cérebro deles sincronizava, principalmente com o macaco alfa, o chefe da turma e maior de todos. Quando ele aparecia, todo mundo reagia.

O que significa "sincronizava"?

A atividade elétrica do cérebro, a batida, o ritmo do disparo dos neurônios, tudo ocorria ao mesmo momento em 70% dos episódios. O impressionante é que isso acontece no córtex motor, que todo mundo ainda diz que serve só para controle motor. Com isso, nós pudemos prever, usando a atividade síncrona do córtex motor, quem era o alfa, o delta, o intermediário, a namorada favorita do alfa. Ou seja, conseguimos mapear a estrutura social da colônia com base no grau de sincronia do córtex motor, que teoricamente não teria nada a ver com isso.

Também conseguimos mapear a expectativa de recompensa de cada um dos macacos, o quanto eles esperavam ganhar em termos de comida e suco de laranja, e até em termos de interação com outros macacos. A área do córtex motor consegue prever o que você está esperando em termos de recompensa se fizer corretamente uma tarefa motora. Nós descobrimos nessa área, onde ninguém achava que isso ocorria, atividades visual, tátil, auditiva, codificação de recompensa, posição na hierarquia social do grupo e uma série de outras variáveis.

Na literatura clássica, o córtex motor e o tátil são os primos pobres, eles ficam embaixo na hierarquia, as áreas "nobres" estariam mais acima. Só que isso não é verdade, o cérebro funciona como um todo. Foi aí que eu comecei a ter os insights de que ele funciona em analógico, em contínuo, não pode ser reduzido a uma máquina digital. Não tem a menor chance.

Nós não pegamos só sinais do córtex motor, mas sinais do cérebro inteiro. Com os nossos macaquinhos, registrávamos áreas parietais, visuais, táteis, motoras, e combinávamos toda essa atividade para controlar um braço robótico. Foi isso que desenhou o protocolo usado em seres humanos. Foi só por causa dessas descobertas básicas, da pesquisa básica, que nós conseguimos fazer o protocolo de reabilitação que permitiu com que as pessoas voltassem a caminhar, porque usamos a nossa teoria e não a teoria clássica da neurociência. Se tivéssemos usado, não iria funcionar. Isso mostra muito o mundo acadêmico.

A briga foi muito grande?

Para você ter uma ideia, nós tínhamos no nosso escritório — o John na Filadélfia e eu, em Newark — a carta do revisor que negou nosso primeiro projeto de interface cérebro-máquina. No parecer, de 2000, ele dizia: "Dr. Chapin e Nicolelis precisam de ajuda profissional do tipo psiquiátrico", porque o que eles estão propondo jamais vai acontecer. E ainda colocava várias interrogações: "conectar cérebros a máquinas?", como se fosse alucinação.

Nós deixávamos essa carta pendurada no escritório e, todas as manhãs, eu olhava aquilo e pensava: "um dia, a gente te responde". Em 2010, quando eu ganhei o prêmio do National Institutes of Health (NIH), o Pioneer Award, pela interface cérebro-máquina, o maior prêmio do NIH, eu olhei para o auditório e disse: "se o revisor 2 estiver na plateia, eu queria agradecer a você, porque durante quase dez anos, nós tivemos você na nossa parede e, todas as manhãs, nós dizíamos: "um dia a gente te responde".

O conservadorismo é tão dominante que criar algo novo na ciência hoje em dia é terrível. Você vai ter que destruir teorias, vai ter que confrontar certezas. As pessoas levam isso para o lado pessoal, quando, na realidade, o que nós fazemos em ciência é impessoal. Não tem nenhuma relação com quem está defendendo uma ideia ou outra, não é business. Mas, se a pessoa está defendendo uma ideia errada ou fazendo algo errado, você tem que dizer, porque isso faz parte da carreira acadêmica.

Depois de 30 anos ouvindo que era loucura, que nós tínhamos que ir para um hospital psiquiátrico, ouvindo reclamação até da roupa que o Juliano usou na demonstração da Copa, o que vale é ver aquela moça andando em Pequim. Ela chegou na cadeira de rodas, mocinha, simpática, e todo mundo olhando com a expressão de pena. De repente, essa menina se levanta e sai andando. Foi uma coisa linda. Ela estava fazendo coisas que nunca imaginei ver na minha vida.

Nosso período aprovado do protocolo é de nove meses, você não pode continuar depois, tem que parar, analisar e publicar os dados. Mas ela continua. Está lá, porque os efeitos são duradouros.