Pesando apenas um grama, o dispositivo sem fio, chamado "Airscope", é o mais leve de sua categoria e permite aos pesquisadores monitorar uma gama mais ampla de atividades cerebrais em animais de laboratório que se movimentam livremente, sem estarem conectados a equipamentos externos.
O dispositivo foi desenvolvido em conjunto por cientistas da Universidade Tsinghua e da Escola Médica do Exército de Libertação Popular da China (PLA) e foi apresentado em um artigo publicado na revista científica Nature nesta semana.
Em publicação nas redes sociais da Universidade Tsinghua, Dai Qionghai, autor correspondente do artigo e integrante do Departamento de Automação observou que o potencial da tecnologia vai muito além da pesquisa cerebral.
"No futuro, espera-se que suas aplicações se expandam da neurociência para áreas como a imunologia e a oncologia, permitindo acompanhar integralmente o processo de desenvolvimento das doenças", afirmou o pesquisador, segundo a publicação.
O Airscope é um instrumento óptico de alta tecnologia projetado para observar tecidos biológicos (mesoscópio), como a atividade neural do córtex cerebral, em uma escala intermediária. Preenche a lacuna entre um microscópio e um macroscópio, permitindo aos pesquisadores observar a atividade celular em um amplo campo de visão.
Utilizando o Airscope, a equipe estudou as mudanças nos sinais neurais durante diferentes comportamentos dos camundongos, a fim de aprofundar sobre como neurônios cerebrais regulam comportamentos complexos durante interações naturais entre indivíduos de um grupo, etapa crucial para compreender a natureza da inteligência.
Anteriormente, os dispositivos capazes de realizar essa tarefa exigiam que os animais permanecessem com a cabeça imobilizada ou conectados a equipamentos por meio de cabos. Já os aparelhos pequenos o suficiente para permitir movimentos livres geralmente tinham um campo de visão limitado, muitas vezes inferior a 1 mm.
O projeto inclui sensor de imagem de dois megapixels que comprime os dados, permitindo a transmissão sem fio de imagens com resolução na faixa dos megapixels, com otimização dos sistemas ópticos, de iluminação, eletrônicos.
A equipe utilizou inteligência artificial para projetar as lentes e desenvolveu um modelo de visão computacional capaz de identificar e acompanhar continuamente indivíduos específicos em gravações de vídeo, evitando a perda do alvo ou a confusão entre os indivíduos monitorados.
Os pesquisadores equiparam os animais com os dispositivos e permitiram que circulassem livremente por um micro-habitat construído sob medida, com rampas, cavidades em troncos de árvores e abrigos.
O dispositivo ultraleve, semelhante a um headset, registrou simultaneamente a atividade de mais de 8,5 mil neurônios individuais no córtex cerebral de um único camundongo.
Entre os resultados, a equipe identificou como os padrões de atividade cortical em regiões dorsais do cérebro influenciam a vantagem competitiva de um animal nas interações sociais.
Os pesquisadores esperam utilizar essa tecnologia para investigar mais profundamente os mecanismos neurais que fundamentam o comportamento social e os estados emocionais, o que poderá fornecer pistas importantes para pesquisas sobre condições como a depressão.
