Projeto INCeMaq

INTERFACE CÉREBRO-MÁQUINA (INCeMaq)

O INCeMaq é um projeto em execução aprovado no âmbito do Programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq/MCT, com convênio registrado no CNPq sob o número 610009/2009-5 e no SICONV sob o n° 704134/2009.

A pesquisa em Interface Cérebro-Máquina (ICM) visa estabelecer uma comunicação direta entre o tecido nervoso e artefatos robóticos, eletrônicos ou computacionais através do uso de sinais neurofisiológicos e micro-estimulação cerebral. Durante a última década, a ICM rapidamente se transformou numa das áreas da pesquisa científica com mais rápido crescimento em todo o mundo.

Embora a pesquisa em ICM ainda esteja em seus primórdios, já foram realizadas demonstrações enfáticas de seu potencial terapêutico para uma variedade de doenças neurológicas, como a paralisia, epilepsia, doença de Parkinson, acidente vascular cerebral e depressão. Essas demonstrações indicam que o aprofundamento da pesquisa em ICM pode levar, em breve, ao surgimento de uma nova geração de aparatos neuroprostéticos capazes de restaurar uma variedade de funções neurológicas em pacientes severamente limitados por sua deficiência.

As doenças neurológicas representam uma importante carga humana e econômica para a sociedade toda. Além dos grandes avanços iniciais, as abordagens farmacológica e bioquímico/molecular não têm fornecido soluções novas nas últimas décadas. Assim, a tecnologia de Interface Cérebro-Máquina surge como uma abordagem alternativa ou complementar aos tratamentos atuais.

As aplicações de longo prazo da ICM são inúmeras e vão muito além da medicina, uma vez que o controle cerebral direto de computadores e aparelhos eletrônicos pode se tornar possível no futuro.

Por estas razões, várias nações desenvolvidas criaram recentemente seus programas nacionais de ICM. Assim, é de grande importância estratégica para o Brasil a criação do seu próprio Instituto Nacional de Interface Cérebro-Máquina (INCeMaq). Para atingir seus objetivos, o INCeMaq tem estabelecido um amplo e arrojado programa de pesquisa e tecnologia em ICM na região Nordeste do Brasil, com conexões com outras instituições brasileiras e estrangeiras.

O INCeMaq compreende não apenas a pesquisa básica e aplicada em ICM, mas também um programa de iniciação científica para alunos de escolas públicas e um programa para desenvolvimento e transferência de tecnologia. O INCeMaq funciona, portanto, como um mecanismo completo para a geração, transmissão e transferência de conhecimento inovador nesse novo campo da pesquisa multidisciplinar com imensuráveis repercussões sociais, educacionais e econômicas.

LINHAS DE PESQUISA

Interface Cérebro-Máquina – desenvolvimento e biocompatibilidade de matrizes de multieletrodos; decodificação da atividade de populações neuronais e geração de comandos para dispositivos;

Neuromodulação da Medula Espinhal – desenvolvimento de eletrodos de estimulação epidural; avaliação comportamental, eletrofisiológica, e imunohistoquímica dos efeitos da estimulação.

No âmbito acadêmico, o programa visa estimular a educação científica para alunos de escolas públicas por meio da vivência na prática de resolução de desafios utilizando metodologias de pesquisa, e, ainda, transferir tecnologia e capacitar pesquisadores para impulsionar o crescimento de recursos humanos qualificados em neuroengenharia.

O INCeMaq apresenta particularidades propícias para o estabelecimento do país como liderança científico-tecnológica em ICM. A constante transferência das mais avançadas metodologias de investigação em ICM para formação de recursos humanos nacionais e a participação no Projeto Andar de Novo têm possibilitado o efetivo desempenho do INCEMAQ em pesquisa e educação.

O Centro de Pesquisas de Macaíba, no Rio Grande do Norte, é o espaço que abriga o INCeMaq. O conhecimento produzido é transferido continuamente para alunos e ao público em geral.

Técnicas de imunohistoquímica para estudo dos efeitos do implante de eletrodos
Técnicas de imunohistoquímica para estudo dos efeitos do implante de eletrodos
Realização inédita de uma interface cérebro-cérebro entre dois roedores separados por milhares de quilômetros
Realização inédita de uma interface cérebro-cérebro entre dois roedores separados por milhares de quilômetros
Registro eletrofisiológico simultâneo de centenas de canais
Registro eletrofisiológico simultâneo de centenas de canais
Métodos de detecção e classificação de neurônios
Métodos de detecção e classificação de neurônios

REDE DE PARTICIPANTES

  • Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra – IINELS
  • Lab. de Neurocirurgia Funcional – HC-FMUSP
  • Lab. de Neurologia Experimental – UERN
  • Lab. de Análise do Trabalho – UFPB
  • Lab. de Fisiologia e Farmacologia do Sistema Nervoso Central – UFPR
  • Lab. de Engenharia – UNIR
  • Lab. de Engenharia – UFMT
  • Lab. de Aprendizado Computacional e Métodos de Otimização – UFMA
  • Lab. de Análises Computacionais – UNIFESP
  • Lab. de Neurobiologia Comportamental – UFS
  • Lab. de Neuroproteção e Neurorregeneração Experimental – UFPA
  • Lund University
  • Duke University

FINANCIADORES

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq/MCT
Fundação de Apoio à Pesquisa do RN – FAPERN

PRODUÇÃO

Santana, M.; Palmér, T.; Simplício, H.; Fuentes, R.; Petersson, P.. Characterization of long-term motor deficits in the 6-OHDA model of Parkinson’s disease in the common marmoset. Behavioural Brain Research 290 (2015) 90-101.

Santana, M. B.; Halje, P.; Simplício, H.; Richter, U.; Freire, M. A. M.; Petersson, P.; Fuentes, R.; Nicolelis, M. A. L.. Spinal Cord Stimulation Alleviates Motor Deficits in a Primate Model of Parkinson Disease. Neuron, Volume 84, Issue 4, p716–722, 19 November 2014.

Aratanha, M. A. A.; Simplicio, H.; Morya, Edgard; Moioli, R. C.; Brasil, F. L.. Real time neural signal processing and visuo-motor integration: New perspectives for assistive technology. In: 2014 IEEE 16th International Conference on eHealth Networking, Applications and Services (Healthcom 2014), 2014, Natal-RN. 2014 IEEE 16th International Conference on e-Health Networking, Applications and Services (Healthcom). p. 128-129.

Deolindo, C. S.; Kunicki, A. C. B.; Brasil, F. L.; Moioli, R. C.. Limitations of principal component analysis as a method to detect neuronal assemblies. In: 2014 IEEE 16th International Conference on eHealth Networking, Applications and Services (Healthcom 2014), 2014, Natal-RN. 2014 IEEE 16th International Conference on e-Health Networking, Applications and Services (Healthcom). p. 24.

Ifft, P. J.; Shokur, S; Li, Z; Lebedev, M. A.; Nicolelis, M. A. L.. A Brain-Machine Interface Enables Bimanual Arm Movements in Monkeys. Science Translational Medicine, Nov/ 2013 Vol 5 Issue 210.

Pais-Vieira, M.; Lebedev, M.; Kunicki, C.; Wang, J.; Nicolelis, M. A. L.. A Brain-to-Brain Interface for Real-Time. Sharing of Sensorimotor Information. Scientific Reports Feb/2013