Le bras d'un homme paralysé est câblé pour recevoir des signaux cérébraux

Des scientifiques de la Case Western Reserve University dans l'Ohio disent avoir utilisé l'électronique pour contourner la blessure à la colonne vertébrale d'un homme paralysé, lui permettant d'utiliser un implant dans son cerveau pour bouger son bras et sa main.

Un volontaire paralysé de l'Ohio contrôle une simulation virtuelle de son bras à l'aide de deux implants cérébraux.

Le test représente la première fois que des signaux collectés dans le cerveau ont été transmis directement à des électrodes placées à l'intérieur du bras de quelqu'un pour restaurer le mouvement, explique Robert Kirsch, ingénieur biomédical chez Case Western. Il dirige également le Cleveland FES Center, qui développe des technologies pour les personnes paralysées.

Le projet, décrit aujourd'hui lors de la réunion de la Society for Neuroscience à Chicago, est une étape vers un système sans fil capable de transmettre des signaux cérébraux dans l'air à des composants électroniques cousus dans les membres de personnes paralysées, rétablissant ainsi la capacité d'effectuer des tâches quotidiennes simples. Tâches.

Les personnes familières avec les résultats de l'étude ont déclaré que les mouvements du volontaire sont encore brutaux et pas bien coordonnés. Ce n'est pas un mouvement naturel fluide comme si vous preniez une tasse de café pour la boire, explique John Donoghue, l'un des dirigeants de BrainGate , un consortium qui développe des interfaces cerveau-ordinateur et comprend l'équipe de Case Western. Mais le fait qu'ils aient amené une personne à contrôler son propre corps, à stimuler les muscles d'une manière spécifique pour les faire bouger, et à le faire à partir d'une petite partie du cerveau, est incroyable.

L'Utah Electrode Array possède 96 aiguilles en silicone qui enregistrent les impulsions électriques des neurones à l'intérieur du cerveau.

Les volontaires des études sur les implants cérébraux ont déjà déplacé des curseurs d'ordinateur et contrôlé des bras robotiques. L'année dernière, un autre homme de l'Ohio atteint d'une paralysie partielle du bras a reçu un implant cérébral et a pu ouvrir et fermer mentalement sa main à l'aide de bandes d'électrodes externes placées autour de son avant-bras. Cet effort, appelé Neurobridge, est dirigé par l'Ohio State University et le Battelle Memorial Institute.

Le projet Case Western va encore plus loin car le nouveau volontaire souffre d'une blessure à la colonne vertébrale qui l'empêche de bouger les bras. Mary Buckett, porte-parole du FES Center, a déclaré que l'identité du participant n'était pas encore rendue publique.

Bolu Ajiboye, le chercheur de Case Western qui a présenté les données de l'équipe à Chicago aujourd'hui, a déclaré qu'il y a neuf mois, des chirurgiens avaient implanté deux groupes d'électrodes en silicium, appelés réseaux Utah, dans le cortex moteur du volontaire. C'est la partie du cerveau où les mouvements sont planifiés. Les fils de chaque réseau sortent du crâne par des ports métalliques et se connectent aux ordinateurs qui interprètent les signaux.

Pour compléter le pont de la lésion de la moelle épinière de l'homme, les médecins ont ensuite inséré plus de 16 fils fins dans le bras et la main droits du volontaire. Les impulsions électriques envoyées à ces électrodes provoquent la contraction de différents muscles, créant un mouvement dans l'épaule, le coude et le poignet, une approche connue sous le nom de stimulation électrique fonctionnelle, ou FES.

Selon Kirsch, le volontaire est capable de contrôler très précisément une simulation informatique de son bras câblé en utilisant ses signaux cérébraux. Déplacer le vrai bras sous contrôle cérébral s'est avéré plus difficile. La configuration virtuelle est parfaite, elle fait ce qu'il dit, mais le système FES doit utiliser son bras chroniquement paralysé, dit Kirsch. Il a dit que l'homme était paralysé depuis si longtemps que ses muscles étaient faibles et atrophiés.

Une électrode FES est utilisée pour stimuler les muscles et créer un mouvement dans les membres des personnes paralysées.

Les efforts visant à combiner les interfaces cerveau-ordinateur avec les systèmes FES ont commencé il y a 20 ans. Dans une expérience de 1998, également à Case Western, un volontaire du nom de Jim Jatich a utilisé des signaux recueillis à partir d'un capuchon EEG qu'il portait sur la tête pour déclencher un premier appareil FES connu sous le nom de Freehand, qui ouvrait et fermait sa main à l'aide de stimulateurs (voir Mind over Muscles et encore paralysé). Cet appareil ne nécessitait qu'un simple signal marche/arrêt, que Jatich a pu générer en modulant son onde EEG.

Les implants placés en contact avec le cortex moteur du cerveau peuvent cependant recueillir des informations beaucoup plus détaillées, y compris des estimations des mouvements des membres auxquels une personne pense. Dans des expériences utilisant des bras robotiques, certains volontaires ont réussi à déplacer et à empiler des objets (voir The Thought Experiment). Les scientifiques tentent maintenant d'établir un contrôle similaire ou meilleur sur les propres membres d'une personne.

La vision est qu'une personne se promènerait dans la pièce, faisant des choses normales, dit Donoghue. Mais c'est une vision avec de nombreuses étapes avant qu'elle ne se produise.

Pour les personnes paralysées, une solution pratique ne peut pas venir assez tôt. Ian Burkhart, le participant à l'étude de l'Ohio State, dit qu'il travaille toujours avec des chercheurs trois jours par semaine, s'entraînant à ramasser des objets plus petits. Si je pouvais emporter chez moi le système que j'utilise en ce moment, je le ferais en un clin d'œil, déclare le jeune homme de 24 ans, blessé dans un accident de natation. Il y a des limites à cela, mais elles sont facilement compensées par l'avantage de pouvoir saisir quelque chose et de le déplacer.

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