Tradutor cérebro-sensor para próteses robóticas sensíveis

Vários grupos de pesquisas ao redor do mundo estão trabalhando no desenvolvimento de peles artificiais, ou peles eletrônicas.

Além de equipar robôs, elas poderão recobrir próteses que se tornarão sensíveis ao toque, transmitindo informações sensoriais em tempo real através de uma interface direta com o cérebro.

Para isso, contudo, é necessário "traduzir" os sinais dos sensores em sinais neurais, e vice-versa.

"Para restaurar a função sensório-motora de um braço, você precisa não apenas substituir os sinais motores que o cérebro envia para o braço para movê-lo, mas também é necessário substituir os sinais sensoriais que o braço envia de volta para o cérebro," explica Sliman Bensmaia, da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos.

É justamente nisso que Bensmaia e seus colegas estão trabalhando, e com ótimos resultados.

Toque, pressão e tato

Em uma série de experimentos com macacos, cujos sistemas sensoriais se assemelham aos dos seres humanos, eles identificaram padrões de atividade neural que ocorrem durante a manipulação de objetos naturais e, em seguida, induziram esses padrões nos animais por meios artificiais.

Os animais responderam à estimulação artificial da mesma forma como o fazem com o contato físico real.

A seguir, o grupo centrou-se na sensação de pressão. Neste caso, eles desenvolveram um algoritmo para gerar a quantidade adequada de corrente elétrica para provocar sensações de diferentes níveis de pressão.

Também desta vez, a resposta dos animais foi a mesma, tanto com os estímulos naturais, quanto com os estímulos artificiais.

Finalmente, Bensmaia e seus colegas estudaram a sensação de contato. Quando a mão toca ou solta um objeto, ela gera um pico de atividade no cérebro. Novamente, os pesquisadores estabeleceram que estas explosões de atividade cerebral podem ser imitadas através da estimulação elétrica.

Dicionário de padrões neurais

O resultado do trabalho é um conjunto de instruções que pode ser incorporado em uma prótese de braço robótico para fornecer feedback sensorial para o cérebro através de uma interface neural.

Bensmaia acredita que esse feedback vai deixar estes dispositivos mais próximos dos ensaios clínicos em humanos.

"Os algoritmos para decifrar os sinais motores avançaram muito, e você pode agora controlar braços com sete graus de liberdade. É muito sofisticado, " disse ele.

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Cientistas criam antibiótico que reage à luz

Os cientistas da Universidade de Groningen, na Holanda, estão trabalhando em uma técnica extremamente curiosa de antibióticos.

A ideia é criar um tipo de antibiótico “inteligente” que pode responder à luz e ao calor. Desse modo, ele pode ser ativado ou desativado conforme necessário. Assim, as bactérias “boas” do nosso organismo podem ser poupadas, assim como um resíduo de antibiótico no organismo evita o fortalecimento das bactérias, que podem acabar por se tornar resistentes aos remédios.

A resistência bacteriana está se tornando um dos maiores problemas do mundo médico, e é, em grande parte, culpa nossa. Nós acabamos por nos tornar extremamente eficientes em destruí-las com antibióticos, a ironia é que esses mesmos antibióticos acabam fortalecendo as bactérias.

Com isso, surgem as superbactérias: pragas imunes a quase todos os tipos de tratamentos conhecidos, exigindo antibióticos cada vez mais fortes, o que faz disso um ciclo sem fim.

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Janelas que transformam luz solar em energia

Cientistas chineses desenvolveram uma janela inteligente que capta a energia solar e é capaz de gerar e economizar energia simultaneamente. O projeto foi publicado na revista "Nature Scientific Reports" e ele vem com intuito de ser mais uma tecnologia para produção de energia alternativa, já que contribui na redução de gastos com energia elétrica.

Diferentemente das janelas comuns, que permite a transferência de calor para fora do prédio no inverno e a entrada de raios solares no verão, essas novas regulam todos esses processos. Segundo Yanfeng Gao, da Academia Chinesa de Ciências, as janelas inteligentes atuais regulam a quantidade de luz e calor, deixando se dissipar grande parte da energia potencial. O cientista afirma que a principal inovação que ele criou para essa nova janela foi não só a geração de energia, mas também a economia desta.

O material utilizado para regular a radiação infravermelha, foi óxido de vanádio (VO2) descoberto pela equipe de pesquisadores de Gao. O VO2 altera suas propriedades em decorrência da temperatura ambiente, abaixo de um certo nível de temperatura ele se torna isolante e permite a penetração da luz infravermelha e acima deste nível torna-se reflexivo. Assim controlam a quantidade de energia potencial produzida.

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O que atrai ou repele picadas de insetos nos humanos?

Mosquitos devoram algumas pessoas e ignoram outras.

Se eles gostam de você, mate uma dúzia e outra aparecerá em seu lugar inserindo suas trombas pontiagudas em seus vasos sanguíneos sorvendo o mais rápido que podem. Por quê? Podemos considerar a questão de duas maneiras.

A versão em que costumamos pensar é “por que  eu?” O que é que meu corpo tem que atrai os  mosquitos para mim? Mas há um porquê maior. Por que essa variação de atração humana existe em primeiro lugar para mosquitos?                  

No que diz respeito ao segundo por que, sejamos razoáveis e comecemos com algumas hipóteses. Os mosquitos são um dos grupos mais mortais de organismos na face da Terra, mais fatais que tigres, cobras ou até outros humanos. Eles matam por procuração. Transmitem patógenos, como a dengue, a febre amarela, e o verdadeiro demônio entre os demônios, a malária.

Nos últimos 12 mil anos (desde os primórdios da agricultura), a malária já matou gente suficiente, principalmente crianças, para que as populações humanas expostas à doença tenham desenvolvido uma reação a ela.

A malária exerceu pressão sobre o genoma humano em quase todas as regiões onde se mostrou historicamente presente.

Esse foi o grande salto nunca superado por grande parte da humanidade e as pessoas que o fizeram muitas vezes pagaram um preço alto.

As populações há muito expostas à malária são mais propensas a ter a anemia falciforme, além de dezenas de outras mutações que previnem a infecção ou tornam as suas consequências menos fatais. Quase todas essas adaptações têm efeitos colaterais, ora perigosos, ora apenas um pouco menos perigosos que a malária.

Nenhum organismo influenciou mais a evolução humana que o parasita da malária (e seus atrelados, os mosquitos Anopheles). Isso me leva a três hipóteses.

Hipóteses 

Primeiro: podemos imaginar que os descendentes dos povos que conviveram com a malária podem ser menos atraentes para os mosquitos (porque os que foram mais atraentes morreram). Chamemos essa hipótese de “camuflagem odorante”, que será o meu foco aqui.

A segunda hipótese (francamente, menos empolgante) sugere que os seres humanos simplesmente variem no que quer que seja que atraia os mosquitos. Talvez alguns humanos apenas sejam mais evidentes para os mosquitos, acidentalmente mais adoráveis.

Uma terceira possibilidade, mas não a final, é que os mosquitos escolhem pessoas cujos odores indicam que elas serão melhores anfitriãs.

Todo mundo atrai mosquitos em certa medida. Do ponto de vista dos mosquitos, o mundo é composto por rios de dióxido de carbono que fluem das boca de animais. Esse dióxido de carbono flui de todos nós.

Os mosquitos voam na direção de concentrações mais elevadas de CO₂ e, uma vez encontrado um corpo quente, isso os leva perto o suficiente para tomar outras decisões mais exigentes.

Como todos os seres humanos adultos respiram aproximadamente o mesmo volume (nossos corações exigem essa paridade básica) as diferenças do que é atraente para os mosquitos em nós nada têm a ver não com o dióxido de carbono, mas com os odores dos nossos corpos.

A maior parte de seu odor íntimo e pessoal, a mélange de você mesmo, é produzida pelas bactérias existente dentro de você e ao seu redor. Você está densamente coberto por uma fina e peluda colcha de retalhos de centenas de espécies de bactérias. Se matar todas elas em um pedaço da pele, ela ficará inodora (salvo uma suave fragrância do agente de limpeza que utilizou). Quando se trata de odor, você é um resumo de suas bactérias.

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Combinação virtual de DNAs para prever doenças em bebês

O teste visa a combinação de DNA de um homem e uma mulher que pretendem ter filhos, com a finalidade de prever possíveis doenças genéticas que os bebês possam ter. O teste deve ser lançado em dezembro nos Estados Unidos. 

A ideia do teste, que é feito por computador, é simular milhares de vezes as combinações entre o código genético da cliente com os códigos dos vários doadores em potencial. Através dos resultados obtidos, os homens com os quais ocorrer maior frequência de produção de "bebês digitais" com riscos de anomalias genéticas serão descartados da lista de possíveis pais.

Para Anne Morriss, confundadora da Genepeeks, o teste é um avanço tecnológico e permite eliminar doadores com elevados riscos de doenças pediátricas recessivas raras, uma vez que 30% das crianças com doenças genéticas raras não ultrapassam os 5 anos de idade.

O teste funciona simulando o processo de reprodução formando óvulos e espermatozoides virtuais. A junção destes forma um provável genoma de uma criança. O genoma é estudado e então pode-se determinar o risco de que o genoma resulte em uma criança com alguma doença e, para cada par de pessoas analisadas, os testes se repetem 10 mil vezes.

Leia a reportagem completa em: BBC Brasil

Biotecnologia pode ajudar no tratamento de infecções intestinais

Pesquisadores brasileiros modificaram geneticamente uma bactéria para que ela produzisse uma proteína capaz de exterminar vermes parasitas de intestino. Segundo Rose Gomes Monnerat, pesquisadora da Embrapa, a ideia do estudo é tornar a terapia para infecções intestinais mais efetiva, já que, de acordo com ela, mais de duas bilhões de pessoas em todo o mundo sofrem com problemas relacionados ao intestino.

Os cientistas já conheciam a proteína Cry5B por sua capacidade de matar parasitas, mas ela é, normalmente, sintetizada pela Bacillus trhuringiensis, uma bactéria não indicada para tratamentos desse tipo. Por isso, os pesquisadores inseriram o gene responsável pela produção dessa proteína em uma bactéria similar: a Bacillus subtilis, utilizada na indústria de alimentos para fabricação de iogurtes. Testes realizados em ratos de laboratório mostraram que as proteínas produzidas por essa bactéria conseguiram reduzir em até 93% o grau de infecção nesses animais – um índice ainda maior que o de outras drogas utilizadas com a mesma finalidade.

“Apesar dos resultados terem sido obtidos a partir de modelos animais de infecções, os microrganismos utilizados para a pesquisa são bastante parecidos com os que afetam os seres humanos”, afirma Manoel Lemos, biólogo da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp). Para ele, a descoberta pode representar avanço no tratamento de doenças do intestino.

Fonte: Applied and Environmental Microbiology 

Cientistas criam método mais rápido para produção de antibióticos

Biólogos da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, descobriram um jeito mais rápido de desenvolver antibióticos — uma arma importante no combate às bactérias resistentes. O trabalho resultou em uma tecnologia chamada BCP (Bacterial Cytological Profiling, algo como Perfil Citológico Bacteriano em português). Com o novo método, os pesquisadores conseguiram descobrir quais moléculas podem dar origem a um novo antibiótico mais eficaz do que os já existentes. Atualmente, esse processo de identificação de uma molécula pode levar meses — a nova técnica demora apenas duas horas.

O pouco tempo exigido pelo BCP deve-se a uma combinação entre ferramentas de microscopia e biologia quantitativa (ramo da biologia ligado aos cálculos e às estatísticas). Em um artigo publicado no periódico PNAS, os responsáveis pelo trabalho descrevem o método, que foi estudado com o uso de um composto conhecido como spirohexenolide A. Eles afirmam ainda que essa é a primeira vez em que um único teste é capaz de prever como um composto age — as demais técnicas implicam uma série de testes.

Além disso, o novo método pode ser aplicado em nanogramas (um bilionésimo de grama) da substância analisada. Assim, ele precisa de uma quantidade do composto bem menor do que a exigida pelas técnicas atuais. Segundo os cientistas, a necessidade de grandes quantidades das substâncias era um empecilho à produção de novos medicamentos — geralmente, há apenas uma pequena quantidade disponível de compostos recém-descobertos. 

Pelas vantagens que oferece, os pesquisadores acreditam que o BCP vá mudar o cenário atual de criação de novos antibióticos. Atualmente, a indústria farmacêutica está estagnada, por causa das dificuldades encontradas pelos cientistas ao tentar entender os mecanismos de ação das moléculas. 

Infecções — Se a premissa dos americanos se mostrar correta, o trabalho pode significar um avanço no combate a um sério problema: o das bactérias resistentes a antibióticos. Esse tipo de bactéria surge em hospitais, pois é fruto do uso indiscriminado de antibióticos, e causa infecções que costumam levar os pacientes à morte, já que não existem medicamentos capazes de atacar a doença. Com maior facilidade na produção de novos antibióticos, portanto, o problema pode ser resolvido. 

Curiosidades: barata ciborgue à venda

A Backyard Brains, companhia situada em Michigan e que objetiva levar ciência para um público comercial, desenvolveu um dispositivo que permite o controle via Bluetooth dos movimentos de uma barata de verdade. E, não parando por aí, a empresa começa a vender a “BarataRobô” em novembro desse ano. De acordo com os criadores, a intenção das vendas é popularizar a neurociência e ensinar neurotecnologia e eletrônica. 

Os cofundadores Greg Gage e Tim Marzullo desenvolveram um circuito que pode ser implantado em uma barata, numa cirurgia onde um fio será inserido na antena do animal permitindo que o sistema se comunique diretamente com os neurônios através de pequenos impulsos elétricos. Como as descargas elétricas produzidas são pequenas, a barata não chega a sentir dor, sendo o sinal interpretado como uma reação natural, como desviar de obstáculos.

Falando dos benefícios dessa invenção, Marzullo diz que a ideia é que até mesmo jovens cursando o ensino médio já comecem a se familiarizar com o assunto e aprender sobre os sinais elétricos no cérebro e sobre microcircuitos estudando o próprio aparelho.

Depois de algum tempo, a barata se acostuma com os estímulos e passa a ignorá-los, o que abre a possibilidade de estudar a adaptação e o hábito causado por sinais elétricos frequentes. A partir desse ponto o ciborgue chega ao fim, e a barata pode viver normalmente.

O kit da “BarataRobô” custa cerca de R$220 e contém o dispositivo acoplado às asas, três eletrodos, uma bateria e um aplicativo gratuito, atualmente disponível para iPhones.

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Cientistas detectam atividade cerebral em coma profundo

Foi descoberto pelo médico Bogdan Florea, da Romênia, um novo tipo de coma profundo, na verdade esse coma é ainda mais profundo do que o conhecido atualmente, estando a um ponto além dos marcadores de morte cerebral. A matéria foi publicada no periódico médico Plos One.

O médico romeno entrou em contato com a universidade de Montreal após observar um acontecimento nunca antes descrito. Um cérebro sem atividade, ou seja, em coma profundo, apresentou uma pequena oscilação em um eletroencefalograma. Com a ajuda de gatos para fazer os experimentos, os cientistas colocaram-os em coma reversível através do anestésico isoflurano com o objetivo de recriar o estado do paciente. Os gatos apresentavam uma linha reta no eletroencefalograma, mas após um período eles apresentavam atividade no hipocampo e depois transmitidas para o córtex, da mesmo forma que ocorrera com o paciente romeno.

Mesmo estando em um estágio totalmente inicial, esse novo trabalho trás novas perspectivas para a redefinição do conceito de morte cerebral, porém ressalvam que os critérios atuais são muito eficientes e que devem ser seguidos até que um ponto mais especifico seja encontrado através dos estudos. Além dessa nova perspectiva, também é possível que esse novo coma seja usado como terapia em casos que em o organismo e o cérebro precisam ser preservados até que a pessoa possa se recuperar.

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Prótese robótica para a perna controlada pelo cérebro

Pesquisadores americanos estão testando uma nova prótese robótica para a perna. O dispositivo capta os impulsos cerebrais relacionados ao movimento do membro que foi amputado e os utiliza para movimentar o joelho e o tornozelo mecânicos, provocando um movimento mais natural. A "leitura" dos impulsos é feita por sensores que ficam na perna do usuário, recebendo as informações enviadas aos nervos responsáveis pela movimentação da região.

O primeiro paciente a testar o dispositivo é um homem de 31 anos que teve a perna amputada acima do joelho, após um acidente de motocicleta em 2009. Com a perna robótica, ele consegue andar e subir e descer escadas e rampas, sem precisar de nenhum tipo de controle.

O que permite que a perna se movimente de acordo com a vontade do usuário são os impulsos que o cérebro envia para controlar o membro – mesmo após a amputação. Os nervos que se ligavam à parte inferior da perna, que foi amputada, foram redirecionados para músculos saudáveis da coxa, em um processo denominado reinervação muscular dirigida. Assim, os sinais que o cérebro enviaria para o tornozelo, por exemplo, não se perdem. Por meio de eletromiografia, uma técnica que capta os impulsos elétricos dos músculos, a perna robótica recebe os sinais enviados pelo cérebro e realiza o movimento próximo do que a perna real executaria.

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Mosca inspira olho artificial

Olho artificial

A tecnologia Curvace (sigla em inglês de Curved artificial compound eye, ou componente ocular artificial curvo), desenvolvida por grupos de pesquisas de institutos e universidade coordenados pela Escola Politécnica de Lausanne, na Suíça, foi baseada na arquitetura do olho das moscas drosófilas.

O olho das drosófilas é composto por vários detectores de luz que permitem ao animal acompanhar várias séries de movimentos em várias direções.

O olho artificial possui três camadas e sua arquitetura proporciona uma visão panorâmica idêntica à visão do inseto. A tecnologia pode ser usada em aplicações da área de defesa, como veículos aéreos não tripulados (Vants) e em sistemas de segurança e vigilância.

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Planta enxertada produz batata e tomate

Imagem de divulgação da planta enxertada.

A empresa britânica Thompson &  Morgan lançou uma planta que produz batatas e tomates, que agora é comercialmente chamada de 'Tomtato' (mistura de tomato e potato, respectivamente, tomate e batata, em inglês).

Esta planta é um enxerto entre um pé de batata e um tomateiro, o que, segundo especialistas, não é algo difícil de se fazer, já que ambas as plantas são da família das solanáceas.

O vegetal é capaz de produzir até 500 tomates-cereja, além das batatas, nas raízes e custa 14,99 libras (cerca de R$ 55), podendo ser mandado até mesmo pelo correio.

O enxerto consiste em ligar partes de duas plantas, fazendo com que cresçam juntas, algo diferente dos cruzamentos de variedades que dão origem a plantas híbridas, onde ocorre mistura de material genético. 

Não é possível cruzar batata com tomate, portanto, o resultado final são, na verdade, duas plantas distintas: tomate em cima enxertada em batata, na parte de baixo.

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