Implante proporciona audição de alta resolução

Nas últimas décadas, muitas pessoas recuperaram a capacidade auditiva com o dispositivo neurotecnológico mais bem-sucedido até hoje: o implante coclear. Mas, para aqueles cujo nervo coclear está danificado demais para um implante coclear convencional, uma alternativa promissora é o implante auditivo de tronco encefálico. Infelizmente, os ABIs atuais são implantes rígidos que não permitem um bom contato com o tecido. Como resultado, os médicos frequentemente desligam a maioria dos eletrodos devido a efeitos colaterais indesejados, como tontura ou espasmos faciais—fazendo com que a maioria dos usuários de ABI perceba apenas sons vagos, com pouca inteligibilidade da fala.

Agora, uma equipe do Laboratório de Interfaces Bioeletrônicas Macias da EPFL desenvolveu um ABI macio, em filme fino. O dispositivo usa eletrodos de platina em escala micrométrica embutidos em silicone, formando uma matriz flexível com apenas uma fração de milímetro de espessura. Essa abordagem inovadora, publicada na revista Nature Biomedical Engineering, permite um melhor contato com o tecido, potencialmente evitando a ativação de nervos indesejados e reduzindo os efeitos colaterais.

“Projetar um implante macio que realmente se adapte ao ambiente do tronco encefálico é um marco crucial na restauração da audição para pacientes que não podem usar implantes cocleares. Nosso sucesso em macacos mostra uma promessa real de levar essa tecnologia à clínica e proporcionar uma audição mais rica e precisa”, diz Stéphanie P. Lacour, chefe do Laboratório de Interfaces Bioeletrônicas Macias (LSBI) da EPFL.

Explorando a “audição protética” com uma tarefa comportamental complexa

Em vez de se basearem apenas em testes cirúrgicos, os pesquisadores realizaram extensos experimentos comportamentais em macacos com audição normal. Isso permitiu medir quão bem os animais conseguiam distinguir padrões de estimulação elétrica como fariam com a audição acústica natural.

“Metade do desafio é desenvolver um implante viável, a outra metade é ensinar o animal a nos mostrar, comportamentalmente, o que ele realmente ouve”, diz Emilie Revol, coautora principal do projeto e ex-doutoranda na EPFL. Ela treinou meticulosamente os animais para realizar uma tarefa de discriminação auditiva: os macacos aprenderam a pressionar e soltar uma alavanca para indicar se tons consecutivos eram “iguais” ou “diferentes”.

“Depois, introduzimos a estimulação do ABI macio passo a passo, misturando-a inicialmente com tons normais para que o macaco conseguisse fazer a ponte entre a audição acústica e a protética”, explica Revol. “O objetivo final era ver se o animal conseguia detectar pequenas mudanças de um par de eletrodos para outro ao estimular apenas com o ABI macio. Nossos resultados sugerem que o animal tratou esses pulsos quase da mesma forma que trataria sons reais.”

Por que uma matriz macia?

“Nossa ideia principal era aproveitar interfaces bioeletrônicas macias para melhorar o encaixe entre eletrodo e tecido,” explica Alix Trouillet, ex-pesquisadora de pós-doutorado na EPFL e coautora principal do estudo. “Se a matriz acompanha naturalmente a anatomia curva do tronco encefálico, podemos reduzir os limiares de estimulação e manter mais eletrodos ativos para uma audição de alta resolução.”

Os ABIs convencionais repousam sobre a superfície dorsal do núcleo coclear, que tem um raio de 3 mm e uma forma complexa. Eletrodos rígidos deixam lacunas de ar, resultando em dispersão excessiva da corrente e estimulação nervosa indesejada. Em contraste, o design ultrafino de silicone da equipe da EPFL se curva facilmente ao redor do tecido.

Além da conformabilidade, a microfabricação flexível da matriz macia permite que ela seja reconfigurada para diferentes anatomias. “A liberdade de design da microlitografia é enorme”, diz Trouillet. “Podemos imaginar contagens maiores de eletrodos ou novos layouts que refinem ainda mais o ajuste específico de frequências. Nossa versão atual possui 11 eletrodos—futuras versões podem aumentar substancialmente esse número.”

Mais conforto e menos efeitos colaterais

Um resultado crucial do estudo com macacos foi a ausência de efeitos colaterais perceptíveis. Os pesquisadores relatam que, dentro da faixa de correntes elétricas testada, o animal não apresentou sinais de desconforto ou espasmos musculares na face—queixas comuns entre usuários humanos de ABI. “O macaco pressionava a alavanca para ativar a estimulação repetidamente,” explica Revol. “Se a entrada protética fosse desagradável, provavelmente ele teria parado.”

Caminho para a tradução clínica

Embora os resultados sejam promissores, o caminho para um ABI macio comercialmente disponível exigirá pesquisas adicionais e etapas regulatórias. “Uma possibilidade imediata é testar o dispositivo durante cirurgias de ABI em humanos,” diz Lacour, observando que os parceiros clínicos da equipe em Boston realizam regularmente procedimentos de ABI para pacientes com dano severo no nervo coclear. “Eles poderiam inserir brevemente nossa matriz macia antes do implante padrão para medir se realmente reduzimos a ativação de nervos indesejados.”

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Além disso, cada material de um implante destinado ao uso humano deve ser totalmente de grau médico e apresentar confiabilidade robusta a longo prazo. No entanto, os pesquisadores estão confiantes, graças aos testes exigentes que o dispositivo já enfrentou: “Nosso implante permaneceu no animal por vários meses, sem migração mensurável dos eletrodos”, observa Trouillet. “Esse é um avanço crítico, dado que ABIs padrão frequentemente migram com o tempo.”