Boosting Human Mental Function With Brain Stimulation

Resumo: Um novo método que mesclou inteligência artificial com estimulação elétrica do cérebro melhorou as funções cerebrais relacionadas ao autocontrole e à flexibilidade mental.

Fonte: Universidade de Minnesota

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, combinando 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 Universidade de Califórnia, 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 ‘preso’. Por ser tão importante para as doenças mentais, encontrar uma maneira de melhorá-lo pode ser uma nova maneira poderosa de tratar essas doenças ”, disse Widge.

A equipe desenvolveu algoritmos para que, após a estimulação, eles pudessem rastrear as habilidades de controle cognitivo dos pacientes, tanto a partir 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 um paciente está tendo dificuldade e aplicar uma pequena explosão de estimulação elétrica ao cérebro para impulsioná-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 a isso 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 precisamente direcionada;
  • 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.

Isso mostra a mão de uma pessoa com o desenho de um cérebro acima dela
O método controlador forneceu estímulos adicionais sempre que os pacientes estavam piorando em um teste laboratorial de controle cognitivo. A imagem é de domínio público

“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 permitisse 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 essa pesquisa pode ser feita com ferramentas e dispositivos existentes – uma vez que um teste seja formalmente aprovado – e a tradução desse cuidado para o médico atual a prática pode ser rápida.

“O que é maravilhoso sobre essas descobertas é que agora estamos em posição de conduzir testes clínicos para demonstrar ainda mais 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.

Financiamento: 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 de contratação 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.

Sobre estas notícias de pesquisa em neurotecnologia e neurociência

Autor: Kat Dodge
Fonte: Universidade de Minnesota
Contato: Kat Dodge – Universidade de Minnesota
Imagem: A imagem é de domínio público

Pesquisa original: Acesso fechado.
“Aprimoramento de loop fechado e decodificação neural do controle cognitivo em humanos” por 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. Nature Biomedical Engineering


Resumo

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Aprimoramento de loop fechado e decodificação neural do controle cognitivo em humanos

Déficits no controle cognitivo – isto é, na capacidade de reter uma resposta pré-potente padrão em favor de uma escolha mais adaptativa – são comuns na depressão, ansiedade, vício e outros transtornos mentais.

Aqui, relatamos evidências de prova de conceito de que, em participantes submetidos a monitoramento de epilepsia intracraniana, a estimulação direta de circuito fechado da cápsula interna ou corpo estriado, especialmente os locais dorsais, aumenta o controle cognitivo dos participantes durante uma tarefa de conflito.

Também mostramos que a estimulação de circuito fechado após a detecção de lapsos no controle cognitivo produziu mudanças comportamentais maiores do que a estimulação de circuito aberto, e que o desempenho da tarefa para tentativas únicas pode ser decodificado diretamente a partir da atividade de um pequeno número de eletrodos por meio de recursos neurais que são compatíveis com os implantes cerebrais de circuito fechado existentes.

O aprimoramento do controle cognitivo em malha fechada pode remediar os déficits cognitivos subjacentes e auxiliar no tratamento de transtornos mentais graves.

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