Le patient montre une nouvelle dextérité avec un bras robotique contrôlé par l'esprit

Une femme complètement paralysée sous le cou a retrouvé la capacité d'atteindre et d'interagir avec le monde qui l'entoure grâce à l'interface cerveau-ordinateur la plus avancée à ce jour pour faire fonctionner un bras robotique.

En février, des chirurgiens ont implanté deux réseaux d'électrodes de quatre millimètres sur quatre millimètres dans le cortex moteur du participant, la région du cerveau qui initie les mouvements. Chaque puce a 96 électrodes et est connectée à travers le crâne à un ordinateur qui traduit ses pensées en signaux pour le bras robotique. Le travail, effectué par des chercheurs de l'Université de Pittsburgh, est rapporté dans le dernier numéro de La Lancette .

Contrôle de la pensée: Jan Scheuermann conduit un membre prothétique robotique avec ses pensées, qui sont enregistrées par des électrodes dans son cerveau puis interprétées par un ordinateur.

Le travail est la dernière avancée pour montrer comment la technologie d'interface contrôlée par le cerveau peut restaurer un certain mouvement chez les tétraplégiques. En mai de cette année, des chercheurs de l'Université Brown ont décrit comment un patient paralysé pouvait utiliser un membre robotisé pour effectuer des tâches de base, y compris se donner un verre de café (voir Brain Chip Helps Quadriplegics Move Robotic Arms with Their Thoughts). La participante à la nouvelle étude a deux fois plus d'électrodes dans son cerveau que la femme de l'étude Brown et peut démontrer des mouvements de main plus complexes avec son membre robotique.

Nous reproduisons davantage un mouvement naturel et réaliste du bras et de la main, dit Andrew Schwartz , neuroscientifique à l'Université de Pittsburgh et auteur principal de l'étude.

Certains experts avertissent cependant qu'il est difficile de tirer des conclusions sur le potentiel de la technologie à partir d'un seul cas.

Image de balise Miguel Nicolelis , chercheur en interface cerveau-machine à l'université Duke, note que l'enregistrement à partir d'un plus grand nombre de neurones permet d'améliorer la précision et la complexité des mouvements des appareils connectés. Cependant, il ajoute qu'il est difficile de dire à partir de combien de neurones l'équipe de Pittsburgh enregistrait réellement. Il y a peu de documentation sur le signal cérébral, dit Nicolelis du Lancette papier décrivant le travail. Ce serait vraiment formidable s'ils avaient atteint la barre des 200 neurones, mais il ne semble y avoir aucune documentation à ce sujet, dit-il.

le Lancette L'étude décrit les progrès de la femme alors qu'elle opérait le bras robotique pendant 13 semaines. Une fois les électrodes implantées dans son cerveau, elle a commencé son entraînement en regardant le bras bouger et en imaginant qu'elle le contrôlait. Pendant tout ce temps, l'ordinateur enregistrait l'activité neuronale dans son cortex moteur, et cette information était utilisée pour mieux décoder ses intentions en mouvements du bras du robot. Ensuite, nous avons commencé à lui donner un certain contrôle, dit Jennifer Collinger , ingénieur biomédical à Pittsburgh et premier auteur de l'étude. Cela génère une boucle de rétroaction : elle peut voir si ce qu'elle pense fait bouger le bras dans la bonne direction ou non. Finalement, nous avons enlevé ces roues d'entraînement et lui avons donné un contrôle total.

Dès le deuxième jour d'utilisation, la participante était capable de bouger seule son bras en trois dimensions. Avec de la pratique, elle était capable de déplacer des cubes et d'autres objets autour d'une table et même de ramasser une pierre de deux livres. La femme continue de travailler avec les chercheurs. Elle a récemment pu ramasser un morceau de chocolat et se nourrir, dit Schwartz.

Comme une moelle épinière, le bras robotique utilisé dans l'étude a une certaine capacité à contrôler son propre mouvement. Des années d'études chez les primates sur la façon dont le cortex moteur coordonne les mouvements de la main ont aidé l'équipe à développer la technologie qui pourrait traduire les pensées du participant en mouvements plus fluides et naturels, dit Grégoire Courtine , neuroscientifique à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne en Suisse.

Lorsque les animaux se déplacent, ils suivent certains ensembles de règles, et il s'avère que nous pouvons les détecter dans les signaux neuronaux que nous enregistrons à partir du cortex moteur, explique Schwartz.

Le bras, qui a été développé dans le cadre d'un contrat de la Defense Advanced Research Projects Agency, possède 17 moteurs qui contrôlent 26 articulations dans ce qui est le système de membre artificiel le plus sophistiqué au monde. Le bras a été conçu pour pouvoir imiter un membre humain, explique Michael McLoughlin, directeur de programme pour le Projet de membre prothétique modulaire , qui est basée à l'Université Johns Hopkins dans le Maryland. L'équipe de Johns Hopkins a construit six des membres robotiques utilisés par différents groupes de recherche aux États-Unis, explique McLoughlin.

Une prochaine étape cruciale pour l'équipe de Pittsburgh consistera à intégrer la rétroaction sensorielle dans la prothèse. Le bras dispose de plus de 100 capteurs, dit McLoughlin, capables de détecter les vibrations, la pression, la température, etc. L'équipe travaille également au développement d'une version sans fil de l'interface cerveau-machine afin que les participants n'aient pas à avoir de l'électronique qui leur sort de la tête.

Les chercheurs espèrent également recruter plus de participants pour travailler avec la prothèse et continuer à améliorer la technologie afin qu'un jour la bizarrerie du laboratoire puisse être traduite en utilisation thérapeutique, dit Schwartz.

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