É possível estimular o cérebro de forma não-invasiva, e utilizar essa interação para fins terapêuticos?
Um primeiro aspeto importante para responder a esta pergunta consiste em melhorar o nosso conhecimento dos processos biofísicos e fisiológicos que estão subjacentes à aplicação não invasiva de campos elétricos ao sistema nervoso central (SNC), de forma a poder otimizar a distribuição do campo. Este processo passa por desenvolver modelos computacionais para calcular a distribuição do campo elétrico no SNC, implementar modelos da interação entre o campo aplicado e neurónios ou redes de neurónios, a várias escalas espaciais, aplicar a estimulação não-invasiva em voluntários saudáveis de forma a validar os nossos modelos e testar aplicações específicas, e colaborar com as PMEs que desenvolvem e comercializam este tipo de equipamento médico. Dois exemplos de investigação em curso são a estimulação transcutânea da medula espinhal com corrente direta (transcutaneous spinal cord direct current stimulation, ts-DCS) para modular a excitabilidade espinhal ou reduzir a dor, e a utilização de campos elétricos de frequência intermédia para suster a divisão celular em tumores cerebrais (tumor treating fields, TTFields).
Outro aspeto importante é a combinação da estimulação cerebral não-invasiva (non-invasive brain stimulation, NIBS) com interfaces cérebro-computador (brain-computer interfaces, BCI). A nossa investigação centra-se na adaptação utilizador/BCI e BCI/utilizador para facilitar e melhorar a utilização de BCIs em neuro-reabilitação e pela população em geral. Para este fim, será adotada uma abordagem multimodal inovadora: a incorporação de informação sobre a distribuição do campo elétrico produzido por estimulação cerebral não-invasiva e de informação sobre a conetividade cerebral num sistema de BCI baseado em eletroencefalografia (EEG) de superfície. Os dados de conetividade cerebral serão utilizados para estabelecer a localização das e a relação entre as redes cerebrais, que serão alvo da estimulação. A análise da conetividade cerebral servirá também para monitorizar o efeito da estimulação e relacioná-lo com a eficiência da BCI. Este trabalho será complementado pelo desenvolvimento duma BCI híbrida em que se combina estimulação cerebral não-invasiva e aquisição de dados de EEG com uma interface natural para treino duma BCI de movimento livre e classificação otimizada do sinal de treino.
