Muitas pessoas que tiveram um AVC têm dificuldade em movimentar-se, mesmo após terapia com os melhores especialistas e métodos. Novas formas de tornar a terapia do AVC mais eficaz podem ajudar as pessoas a recuperar de forma mais eficaz. Alguns grupos de investigação desenvolveram sistemas de interface cérebro-computador (BCI) que podem medir quando um doente com AVC imagina o movimento da mão, registando as ondas cerebrais. Desenvolvemos um BCI que utilizou a atividade cerebral de cada paciente para controlar um estimulador muscular e um monitor durante a terapia. Os doentes obtiveram feedback gratificante durante a terapia quando imaginaram um movimento corretamente. Testámos 51 doentes, alguns dos quais tiveram um acidente vascular cerebral há muitos anos. 42 doentes melhoraram após a terapia, com base nos resultados de testes padronizados. Portanto, a terapia baseada em BCI poderia ajudar alguns doentes com AVC. Acreditamos que haverá mais avanços nos próximos anos que levarão a terapias mais eficazes com recurso a BCIs.

O que acontece no cérebro quando uma pessoa sofre um AVC?

Um acidente vascular cerebral é um tipo de lesão cerebral que se está a tornar mais comum porque as pessoas vivem mais tempo. Um acidente vascular cerebral acontece quando um vaso sanguíneo no cérebro é bloqueado ou começa a sangrar. Em ambos os casos, algumas partes do cérebro não recebem o fornecimento de sangue de que necessitam, o que pode causar graves danos cerebrais. Após um AVC, é importante que o doente chegue imediatamente ao hospital. Por vezes, os médicos podem ajudar os doentes a recuperar de alguns danos cerebrais alguns dias após o AVC. No entanto, mesmo com tratamento hospitalar, muitos doentes apresentam lesões cerebrais graves e duradouras e necessitam de terapêutica extensa.

O cérebro é constituído por duas metades, chamadas hemisférios esquerdo e direito. Normalmente, um AVC afeta apenas um hemisfério, pelo que alguns sobreviventes de AVC têm dificuldade em mover o lado esquerdo ou direito do corpo. Em casos graves, o braço e a perna do doente do lado esquerdo ou direito podem ficar completamente paralisados. Em muitos casos mais ligeiros, os pacientes apenas têm problemas com um braço ou uma perna (não com ambos) e conseguem realizar quase todos os movimentos normalmente. O acidente vascular cerebral pode causar outro problema chamado espasticidade. Isto significa que alguns músculos estão muito tensos. Os doentes podem sentir dor, dificuldade de movimentação, movimentos não intencionais e outros problemas.

A dificuldade de movimento pode levar a muitos desafios. Os sobreviventes de AVC podem não conseguir trabalhar ou desfrutar dos seus desportos ou passatempos favoritos. Podem precisar da ajuda de amigos e familiares e podem ter problemas financeiros devido à perda de trabalho e aos custos de tratamento e cuidados. Alguns sobreviventes de AVC sentem-se desconfortáveis ​​em estar em público porque pensam que as pessoas irão zombar deles por causa das suas deficiências. Estas são apenas algumas das razões pelas quais precisamos das melhores abordagens e tecnologias possíveis para ajudar os doentes com AVC a recuperar a capacidade de movimento.

Como podem as interfaces cérebro-computador ser utilizadas na terapia do AVC?

Imagine um doente com AVC que já não consegue mexer uma das mãos. Para tratar doentes com AVC, os terapeutas pedem frequentemente ao doente que imagine ou experimente determinados tipos de movimentos das mãos. Ao longo de dezenas de sessões de terapia, isto ajuda o cérebro a reaprender a controlar a mão afetada. Uma medição chamada eletroencefalograma (EEG) tem sido utilizada há muitos anos para medir a atividade elétrica do cérebro [1]. Esta técnica utiliza pequenos discos de metal chamados elétrodos, que são colocados na cabeça. O EEG pode dizer-nos quais as áreas do cérebro que estão ativas. Por exemplo, ao colocar elétrodos sobre as áreas cerebrais responsáveis ​​pelo movimento e pela sensação, podemos estudar a atividade cerebral que ocorre quando uma pessoa se move ou sente uma sensação.

O EEG pode ser combinado com uma interface cérebro-computador (BCI) para criar um novo tipo de terapia para o AVC. Um BCI é um sistema que pode fornecer feedback em tempo real sobre a atividade cerebral à pessoa que recebe terapia. O sistema BCI pode detetar quando os doentes imaginam os movimentos corretos das mãos e informar os doentes se esses movimentos estão corretos. Por exemplo, se o paciente imaginar um movimento da mão esquerda, uma mão de desenho animado no monitor pode imitar esse movimento, enquanto um estimulador muscular ajuda a mão esquerda a mover-se. Desta forma, o paciente apenas obtém feedback gratificante do sistema enquanto executa corretamente o movimento imaginado. Ver o movimento de uma mão de desenho animado e ao mesmo tempo sentir o movimento das suas próprias mãos pode ajudar a motivar os pacientes e encorajar os seus cérebros a reaprender as funções motoras. Muitos outros tipos de BCIs foram desenvolvidos. A utilização de BCIs na terapia pós-AVC pode levar a um aumento da plasticidade cerebral, o que significa que o cérebro pode criar novas ligações que o ajudam a aprender a realizar novamente determinadas funções, como mover a mão sem espasmos ou outras dificuldades.

Como fizemos o estudo científico do recoveriX?

Pedimos a 51 doentes que participassem no nosso estudo. Estes doentes tinham em média 61 anos de idade e tinham tido um AVC em média 37 meses antes do estudo. Algumas pessoas acreditam que os doentes que tiveram um AVC há mais de 12 meses provavelmente não irão melhorar, mas nós colocamos a hipótese de outra coisa.

Os doentes participaram em duas pré-avaliações antes da terapia. Nas pré-avaliações, realizámos testes para estudar as capacidades motoras de cada paciente e outros fatores. As pré-avaliações foram feitas em 2 dias diferentes, separados por 1 mês, para garantir que tínhamos um bom entendimento das capacidades dos doentes antes da terapia. De seguida, os pacientes participaram em 25 a 31 sessões de terapia BCI com um terapeuta licenciado. Cada sessão teve a duração de cerca de 1 hora, sendo que a maioria dos doentes realizou 2 sessões por semana (Figura 1). Depois, fizemos três pós-avaliações para estudar como cada doente mudou. A primeira pós-avaliação foi feita imediatamente após a última sessão de terapia, e as restantes pós-avaliações foram feitas 1 e 6 meses depois.

Figura 1 – Na terapia BCI, os doentes com AVC utilizam uma capa de elétrodo e visualizam um monitor onde uma imagem, como o movimento das mãos, os ajuda a reaprender a mover-se. O BCI lê os sinais elétricos do cérebro, incluindo os envolvidos com o movimento e a sensação de toque (áreas coloridas), e dá feedback ao paciente no monitor quando os movimentos são executados corretamente. Existem também elétrodos de estimulação fixados ao paciente que o ajudam a realizar cada movimento.

O que está o recoveriX a detetar no cérebro?

Exploramos o efeito da terapia BCI medindo três fatores distintos:

• • Precisão do BCI
  • Atividade cerebral
  • Movimento

A precisão do BCI é uma forma de medir o envolvimento de cada doente nas tarefas de imagiologia motora. A elevada precisão do BCI indica que o paciente está a prestar atenção às tarefas e a imaginar os movimentos corretamente. Se o paciente não imaginar qualquer movimento, a precisão do BCI rondará os 50%. Portanto, uma baixa precisão pode indicar que o paciente não está a participar ou não está a imaginar os movimentos corretamente. Um terapeuta pode então treinar o paciente para o ajudar a melhorar a precisão do BCI (Figura 2A).

A atividade cerebral é medida durante a terapia BCI. Geralmente, nas primeiras sessões de terapia, as áreas de movimento do cérebro não funcionam em conjunto de forma eficaz. Ao longo das semanas de terapia, vemos frequentemente que as áreas de movimento do cérebro se tornam muito mais ativas (Figura 2B). As cores na Figura 2B indicam a ativação cerebral em diferentes frequências em áreas que são importantes para o movimento. O eixo dos x indica o tempo de cada tentativa; as áreas mais à direita indicam tempos posteriores no julgamento. O eixo dos y reflete diferentes frequências. As áreas inferiores do gráfico são frequências mais baixas (indicadas pela letra grega mu) e as áreas mais altas do gráfico são frequências mais altas (indicadas pela letra grega beta).

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O efeito mais importante da terapia BCI é ajudar os doentes a recuperar os movimentos. A Figura 3A mostra uma ferramenta que os terapeutas e cientistas utilizam para testar o movimento do pulso e da mão, chamada Teste dos Nove Buracos porque o paciente tem de pegar em nove pequenos pinos e colocá-los em nove pequenos buracos. Pedimos aos doentes que realizassem este teste com as duas mãos várias vezes durante o processo terapêutico e monitorizámos o tempo que demoraram a completar o teste. Se a terapia BCI ajudou um paciente a recuperar o movimento, observámos uma diminuição do tempo que o paciente demorou a completar este teste ao longo das sessões de terapia (Figura 3B).

Figura 3 – (A) O teste Nine-Hole Peg pode ser utilizado para testar o movimento do punho e da mão. O tempo para completar a tarefa com a mão afetada (direita) diminuiu de 7 minutos e 26 segundos no início da terapia para 1 minuto e 14 segundos após 28 terapias. (C) Resumo de todos os testes de função motora, combinados, para todos os doentes estudados. Se a barra estiver acima de zero, o movimento melhorou após a terapia. Quarenta e nove doentes apresentaram melhorias, enquanto apenas dois doentes apresentaram diminuição dos movimentos (um teve outro AVC e o outro não prestou atenção).

 

 

 

Utilizámos muitos testes para além do teste Nine-Hole Peg para medir a dor, a espasticidade, a concentração, a memória e o quão bem os pacientes conseguiam realizar diferentes movimentos com e sem ajuda. Alguns testes eram apenas questionários que questionavam sobre as atividades diárias, como por exemplo se o doente conseguia vestir uma t-shirt sem ajuda. Realizamos 18 testes com cada doente, e uma pontuação combinada mais elevada no teste indicou uma maior melhoria nestes testes (Figura 3C). Os nossos resultados mostraram que a terapia BCI ajudou a maioria dos doentes a recuperar os movimentos e/ou a reduzir a espasticidade nas mãos e nos braços. Verificámos que a terapia funciona melhor para os pacientes que atingem mais de 80% de precisão. A terapia BCI funcionou mesmo muitos anos após o AVC do paciente. Um doente participou 31 anos após o AVC e ainda melhorou! Os nossos resultados disseram-nos que a terapia BCI ajudou os cérebros dos pacientes a aprender como controlar melhor os seus movimentos.

Até agora, o nosso trabalho centrou-se na reabilitação dos braços e das mãos. No futuro, utilizaremos a terapia BCI em doentes com AVC com pernas afetadas, para melhorar a velocidade de marcha. O AVC pode impactar fortemente as pessoas de várias formas e, por isso, há uma grande necessidade de explorar novas formas de as ajudar a recuperar. Com investigação e desenvolvimento adicionais do nosso grupo e de outros grupos, esperamos desenvolver melhores métodos e dispositivos terapêuticos para que os doentes possam voltar a realizar movimentos para o trabalho, diversão, eventos sociais e atividades da vida diária.

Este artigo foi publicado na Frontiers For Young Minds, a 1 de outubro de 2021.

Glossário

Hemisférios: As metades direita e esquerda do cérebro. O hemisfério esquerdo controla o movimento do lado direito do corpo e vice-versa.
Espasticidade: Este distúrbio pode incluir espasmos (movimentos involuntários), músculos rígidos ou tensos, dor e reflexos hiperativos. As pessoas podem ter problemas com a postura, a marcha, as atividades diárias típicas e outros movimentos.
Eletroencefalograma (EEG): Medição da atividade elétrica natural produzida pelo cérebro, obtida através de elétrodos colocados na cabeça.
Elétrodos: Pequenos sensores que detetam a atividade cerebral. Os elétrodos de EEG são geralmente pequenos discos de metal montados numa tampa, que não penetram na pele nem causam dor.
Interface Cérebro-Computador (BCI): Sistema que utiliza medições diretas da atividade cerebral para fornecer comunicação e controlo em tempo real. A maioria dos BCIs utiliza o EEG para medir a atividade cerebral.
Função Motora: Capacidade de mover partes do corpo.
Plasticidade Cerebral: A notável capacidade do cérebro de mudar para se adaptar a novas informações e situações, como a terapia. Esta capacidade ajuda as pessoas a recuperar de derrames e outras lesões.