Pesquisadores do SEL desenvolveram o OptoBrain, um sistema portátil e sem fio para aplicações em optogenética, que promete ampliar o acesso a tecnologias de neuromodulação e abrir novas possibilidades para centros emergentes de pesquisa em neurociência. O OptoBrain foi desenvolvido para atender ao paradigma da Internet das Coisas (IoT, Internet of Things).
O trabalho apresenta uma solução inovadora para superar limitações dos sistemas tradicionais de optogenética, geralmente volumosos e dependentes de cabos. O OptoBrain integra módulos de aquisição multicanal de sinais neurais, estimulação óptica inteligente e processamento de sinal e gestão da comunicação de forma contínuas, com foco em baixo consumo de energia e operação em baixa tensão. O dispositivo é capaz de registrar até oito canais de atividade neuronal com ruído extremamente baixo. Além disso, graças ao microcontrolador ARM Cortex-M4F, o dispositivo tem capacidade para realizar processamento de sinal ao nível local como filtragem, extração de características relevantes, implementação de redes neurais e aplicação de algoritmos de aprendizagem de máquina. O rádio integrado com o microcontrolador no módulo nRF52832 permite a transmissão de dados de forma confiável e segura via BLE 5.0, alcançando taxas de até 400 kbps.
Entre os diferenciais do sistema destacam-se a miniaturização, oferecendo um formato compacto adequado para experimentos com pequenos animais. A sua eficiência energética possibilita uma autonomia de várias horas com uma única carga de bateria. O seu baixo custo deriva de uma arquitetura modular que facilita adoção em laboratórios de pesquisa. A elevada flexibilidade permite configurar diferentes optrodos e protocolos experimentais.
Os resultados laboratoriais demonstraram desempenho robusto, validando o sistema do ponto de vista eletrônico. A validação em ambiente médico (in‑vivo) será realizada em etapas futuras, mas os testes já indicam que o OptoBrain pode se tornar uma ferramenta prática e acessível para estudos avançados em neurociências. Além de contribuir para o entendimento do funcionamento cerebral em condições normais e patológicas, a tecnologia abre caminho para novas técnicas de tratamento, fomenta o mercado de instrumentação médica e auxilia na formação de profissionais em áreas como medicina, biologia e engenharia.
A plataforma foi desenvolvida no âmbito da tese de doutoramento de Rodrigo de Albuquerque Pacheco Andrade sob a supervisão de João Paulo Pereira do Carmo, Professor Associado do SEL, tendo os resultados do projeto e teste do OptoBrain sido publicados na conceituadíssima revista Future Internet com o título OptoBrain: A Wireless Sensory Interface for Optogenetics, com o D.O.I. 10.3390/fi17100465.
Os testes também contaram com a colaboração do Mestre Helder Eiki Oshiro e a escrita do Doutor Gabriel Augusto Ginja. O projeto contou ainda com a colaboração de pesquisadores da Faculdade de Odontologia de Araraquara da Universidade Estadual Paulista (Unesp), da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto, e do Centro Algoritmi da Universidade do Minho, reforçando o caráter interdisciplinar e internacional do projeto. A expectativa é que o OptoBrain reduza custos de longo prazo e democratize o acesso a experimentos de optogenética, consolidando o papel do SEL como protagonista em soluções tecnológicas para a ciência.