Jens Naumann tinha 17 anos quando um acidente enviou um fragmento de metal de uma linha ferroviária voando em seu olho esquerdo. Três anos mais tarde, uma lasca de metal de uma embreagem da moto de neve destruiu seu olho direito, mergulhando-o na escuridão total. O livro de Naumann Search for Paradise reconta sua busca desesperada de volta à luz, principalmente como “paciente alfa” do engenheiro biomédico William Dobelle. Nos anos 70, Dobelle tinha mostrado que áreas do cérebro visual eletricamente estimulantes (o córtex visual) faziam as pessoas perceberem manchas de luz, ou “fosfenos”

O objetivo do engenheiro era desenvolver um “olho biônico”. O aparelho consistiria em uma câmera montada na cabeça que alimentaria um processador de computador, que então enviaria sinais elétricos aos eletrodos implantados no córtex visual, gerando percepções visuais. Naumann tornou-se o paciente mais famoso de Dobelle depois de viajar para Portugal para cirurgia em 2002; a FDA tinha proibido o procedimento nos EUA por não ter sido provada a sua segurança. Os seus relatos anedóticos de percepção de contornos grosseiros continuaram a ser as únicas evidências que os investigadores tinham de que a percepção de formas era possível usando tal dispositivo, porque os dados destes procedimentos nunca foram publicados. O dispositivo degradou-se após alguns meses e o novo mundo visual de Naumann desvaneceu-se, mas ele continuou a fazer campanha ao longo dos anos para fazer avançar a tecnologia.

Uma versão mais sofisticada que aproxima a tecnologia do uso prático rotineiro nas pessoas foi agora construída e testada em macacos. Uma equipe liderada pelo neurocientista Pieter Roelfsema, do Instituto Holandês de Neurociência, tem demonstrado percepção de posição, orientação, movimento e formas de letra, em macacos com dois olhos. O estudo, publicado em 3 de dezembro no Science “é um tour de force técnico”, diz o neurocirurgião Daniel Yoshor, que não estava envolvido, mas co-escreveu um comentário de acompanhamento. O dispositivo precisa ser mais desenvolvido antes de estar pronto para uso em humanos, mas o trabalho aproxima o sonho de restaurar a visão de pessoas que não têm nenhuma. A abordagem é o único tratamento possível para pessoas sem células funcionais nos olhos – um grupo que inclui alguns pacientes com glaucoma e diabetes e aqueles que sofreram um trauma físico.

No novo estudo, a equipe utilizou 16 conjuntos, cada um com uma grade de 64 eletrodos, para um total de 1024 eletrodos. “Nós ladrilhamos uma grande fração da superfície do córtex, criando assim uma interface com uma grande fração deste mapa de espaço visual”, diz Roelfsema. O córtex visual tem uma propriedade conhecida como “retinotopia”, o que significa que o espaço visual mapeia fisicamente áreas do córtex, permitindo aos pesquisadores gerar fosfenos em pontos específicos do espaço. Uma série de experimentos mostrou que os macacos podiam identificar a posição dos fosfenos individuais, a orientação das linhas que consistem em dois fosfenos e a direção do movimento implicado pela estimulação de dois sequencialmente. Finalmente, os macacos que tinham sido treinados para reconhecer letras pareciam ser capazes de identificar letras geradas entre oito e 15 fosfenos. Os fosfenos foram gerados sem usar câmeras estimulando diretamente os eletrodos, e os macacos indicaram respostas usando movimentos oculares.

Outros grupos estão trabalhando no mesmo problema, e um já está testando dispositivos em humanos. Uma empresa da Califórnia, Second Sight, está desenvolvendo um sistema chamado Orion em seis pessoas cegas em um ensaio clínico aprovado pela FDA. Como o sistema de Dobelle, a Orion usa eletrodos que ficam na superfície do cérebro, evitando os danos aos tecidos e inflamações que surgem ao usar implantes “penetrantes”, o que resulta em uma perda de desempenho ao longo do tempo. Uma desvantagem deste método é que as correntes necessárias são relativamente altas, limitando o número de eléctrodos que podem ser utilizados com segurança. “Você não quer induzir epilepsia”, diz Roelfsema. O novo estudo do grupo holandês usou eletrodos penetrantes, que requerem menos corrente. “Usamos agulhas finas, de modo que podemos ativar apenas algumas células, com correntes relativamente suaves, cem vezes menores do que você precisa com um eletrodo de superfície”, diz Roelfsema. O mais significativo é que o novo dispositivo tem uma resolução muito maior. Onde o novo sistema tem 1.024 eléctrodos, o implante Orion tem 60, limitando os receptores a detectar áreas escuras e claras.

A visão que este dispositivo poderia gerar seria grosseira em comparação com a riqueza da visão natural, mas ainda assim fornecer um benefício substancial. “Quando se começa do nada, 10, 20% é uma mudança de jogo”, diz Neena Haider da Harvard Medical School, que não estava envolvida no trabalho. “Dá-lhe uma janela para navegar pelo mundo.” Mas os obstáculos permanecem antes desta tecnologia ver o uso humano. Primeiro, os implantes devem ser de fio – e outros grupos estão a fazer esforços para desenvolver implantes cerebrais sem fios. Os próximos passos também precisam de medir as consequências fisiológicas da penetração de implantes, diz Haider. “Que respostas celulares estão acontecendo no cérebro?” ela pergunta, em relação aos efeitos agudos e a longo prazo. A “biocompatibilidade” continua sendo um problema, mas as soluções podem estar à mão. “Estamos trabalhando com grupos que desenvolvem eletrodos finos e flexíveis”, empurrados para o cérebro usando hastes que depois são retraídas, diz Roelfsema. “As primeiras impressões são que estes novos materiais são muito estáveis, mas ainda há trabalho a fazer”

Melhor compreensão de como o cérebro processa a informação visual também vai ajudar. “Há um desafio de hardware e um desafio de software”, diz Yoshor. “Às vezes as pessoas negligenciam o elemento software, que é como nós estimulamos o cérebro.” Yoshor é um dos dois neurocirurgiões que implantaram o Orion em pacientes, e ele e colegas publicaram recentemente um estudo explorando suas capacidades. “É fácil fazer os pacientes verem manchas”, diz Yoshor. “Mas quando tentamos combiná-los, como luzes de estádio, é muito mais difícil conseguir que os pacientes percebam uma forma coerente.” A equipa de pesquisa perguntou-se se explorar a propensão do cérebro para detectar mudanças na estimulação poderia ajudar. “Se estimulássemos seis eléctrodos simultaneamente, os pacientes viam bolhas inconsistentes”, diz Yoshor. “Mas quando varremos o cérebro, os pacientes foram imediatamente capazes de detectar formas visuais ou letras”

O processamento realizado pelo sistema visual é incrivelmente complexo, mas o entendimento mais profundo desse processamento, juntamente com tecnologias de estimulação mais sofisticadas, continuará a avançar com esses dispositivos. Yoshor gosta do problema de tocar música. “É como a diferença entre tocar um acorde e bater um piano com os punhos”, diz ele. “Se você insere informações de forma grosseira, você produz uma cacofonia; isso tem que ser feito de uma forma que seja musical”