Os pesquisadores do MIT inventaram um novo tipo de cirurgia de amputação que pode ajudar amputados a controlar melhor seus maºsculos residuais e sentir onde seu "membro fantasma" estãono Espaço. Esse senso de propriocepção restaurado deve se traduzir em um melhor controle dos membros protanãticos, bem como na redução da dor nos membros, dizem os pesquisadores.

Na maioria das amputações, os pares de maºsculos que controlam as articulações afetadas, como cotovelos ou tornozelos, são cortados. No entanto, a equipe do MIT descobriu que reconectar esses pares de maºsculos, permitindo-lhes manter sua relação push-pull normal, oferece a s pessoas um feedback sensorial muito melhor.

“Tanto nosso estudo quanto estudos anteriores mostram que quanto melhor os pacientes podem mover dinamicamente seus maºsculos, mais controle eles tera£o. Quanto melhor uma pessoa pode acionar os maºsculos que movem seu tornozelo fantasma, por exemplo, melhor ela serácapaz de usar suas pra³teses ”, disse Shriya Srinivasan, pa³s-doc do MIT e principal autora do estudo.

Em um estudo que aparecera¡ esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences , 15 pacientes que receberam este novo tipo de cirurgia, conhecido como interface mioneural agonista-antagonista (AMI), conseguiram controlar seus maºsculos com mais precisão do que pacientes com amputações tradicionais . Os pacientes com IAM também relataram sentir mais liberdade de movimento e menos dor no membro afetado.

“Por meio de técnicas cirúrgicas e regenerativas que restauram os movimentos musculares agonistas-antagonistas naturais, nosso estudo mostra que pessoas com amputação de IAM experimentam uma maior amplitude de movimento articular fantasma, umnívelreduzido de dor e uma maior fidelidade da capacidade de controle do membro protanãtico”, diz Hugh Herr, professor de artes e ciências da ma­dia, chefe do grupo de Biomecatra´nica no Media Lab, e autor saªnior do artigo.

Outros autores do artigo incluem Samantha Gutierrez-Arango e Erica Israel, associados saªnior de apoio a  pesquisa no Media Lab; Ashley Chia-En Teng, uma graduando do MIT; Hyungeun Song, estudante de graduação do Programa Harvard-MIT em Ciências da Saúde e Tecnologia; Zachary Bailey, um ex-pesquisador visitante do Media Lab; Matthew Carty, um cientista visitante do Media Lab; e Lisa Freed, uma cientista pesquisadora do Media Lab.

A maioria dos maºsculos que controlam o movimento dos membros ocorre em pares que se alongam e se contraem alternadamente. Um exemplo desses pares agonista-antagonista são os ba­ceps e tra­ceps. Quando vocêdobra o cotovelo, o maºsculo ba­ceps se contrai, fazendo com que o tra­ceps se estique, e esse alongamento envia informações sensoriais de volta ao cérebro.

Durante uma amputação de membro convencional, esses movimentos musculares são restritos, interrompendo esse feedback sensorial e tornando muito mais difa­cil para os amputados sentir onde seus membros protanãticos estãono espaço ou sentir as forças aplicadas a esses membros.

“Quando um maºsculo se contrai, o outro não tem sua atividade antagonista, então o cérebro recebe sinais confusos”, diz Srinivasan, ex-membro do grupo de Biomecatra´nica que agora trabalha no Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Ca¢ncer do MIT. “Mesmo com pra³teses de última geração, as pessoas estãoconstantemente seguindo visualmente a pra³tese para tentar calibrar seus cérebros para onde o dispositivo estãose movendo.”

Ha¡ alguns anos, o grupo MIT Biomechatronics inventou e desenvolveu cientificamente em estudos pré-clínicos uma nova técnica de amputação que mantanãm as relações entre esses pares de maºsculos. Em vez de cortar cada maºsculo, eles conectam as duas extremidades dos maºsculos de modo que ainda se comuniquem dinamicamente dentro do membro residual. Em um estudo com ratos de 2017 , eles mostraram que quando os animais contraa­am um maºsculo do par, o outro maºsculo se alongava e enviava informações sensoriais de volta ao cérebro.

Desde esses estudos pré-clínicos, cerca de 25 pessoas passaram pela cirurgia de IAM no Hospital Brigham and Women's, realizada por Carty, que também écirurgia£ pla¡stica no Hospital Brigham and Women's. No novo estudo PNAS , os pesquisadores mediram a precisão dos movimentos musculares nas articulações do tornozelo e subtalar de 15 pacientes que tiveram amputações de IAM realizadas abaixo do joelho. Esses pacientes tinham dois conjuntos de maºsculos reconectados durante a amputação: os maºsculos que controlam o tornozelo e os que controlam a articulação subtalar, que permite que a sola do pése incline para dentro ou para fora. O estudo comparou esses pacientes a sete pessoas que tiveram amputações tradicionais abaixo do joelho.

Cada paciente foi avaliado deitado, com as pernas apoiadas em um travesseiro de espuma, permitindo que os panãs se estendessem no ar. Os pacientes não usaram membros protanãticos durante o estudo. Os pesquisadores pediram que flexionassem as articulações do tornozelo - tanto a intacta quanto a “fantasma” - em 25, 50, 75 ou 100 por cento de sua amplitude total de movimento. Eletrodos presos a cada perna permitiram aos pesquisadores medir a atividade de maºsculos específicos a  medida que cada movimento era executado repetidamente.

Os pesquisadores compararam os sinais elanãtricos vindos dos maºsculos do membro amputado com os do membro intacto e descobriram que, para os pacientes com IAM, eles eram muito semelhantes. Eles também descobriram que os pacientes com amputação de IAM eram capazes de controlar os maºsculos do membro amputado com muito mais precisão do que os pacientes com amputações tradicionais. Pacientes com amputações tradicionais eram mais propensos a realizar o mesmo movimento repetidamente em seu membro amputado, independentemente de quanto eles deveriam flexionar o tornozelo.

“A capacidade dos pacientes de IAM de controlar esses maºsculos era muito mais intuitiva do que aqueles com amputações ta­picas, o que em grande parte tinha a ver com a maneira como o cérebro processava o movimento do membro fantasma”, diz Srinivasan.

Em um artigo publicado recentemente na Science Translational Medicine , os pesquisadores relataram que varreduras cerebrais de amputados com IAM mostraram que eles estavam recebendo mais feedback sensorial de seus maºsculos residuais do que os pacientes com amputações tradicionais. No trabalho que agora estãoem andamento, os pesquisadores estãomedindo se essa habilidade se traduz em melhor controle de uma perna protanãtica durante a caminhada.

Os pesquisadores também descobriram um efeito que não previam: os pacientes com IAM relataram muito menos dor e uma maior sensação de liberdade de movimento em seus membros amputados.

“Nosso estudo não foi projetado especificamente para alcana§ar isso, mas foi um sentimento que nossos sujeitos expressaram continuamente. Eles tiveram uma sensação muito maior de como realmente era o seu pée como ele se movia no espaço ”, diz Srinivasan. “Tornou-se cada vez mais evidente que restaurar os maºsculos a  sua fisiologia normal trazia benefa­cios não apenas para o controle protanãtico, mas também para o seu bem-estar mental no dia a dia.”

A equipe de pesquisa também desenvolveu uma versão modificada da cirurgia que pode ser realizada em pessoas que já fizeram uma amputação tradicional. Esse processo, que eles chamam de “IAM regenerativo”, envolve o enxerto de pequenos segmentos musculares para servir como maºsculos agonistas e antagonistas de uma articulação amputada. Eles também estãotrabalhando no desenvolvimento do procedimento de AMI para outros tipos de amputações, incluindo acima do joelho e acima e abaixo do cotovelo.

“Estamos aprendendo que essa técnica de religar o membro e usar pea§as sobressalentes para reconstrua­-lo estãofuncionando e éaplica¡vel a várias partes do corpo”, diz Herr.

A pesquisa foi financiada pelo MIT Media Lab Consortia, o Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano, o Centro Nacional de Pesquisa em Reabilitação Manãdica e os Programas de Pesquisa Manãdica Dirigida pelo Congresso do Departamento de Defesa dos EUA.