Un implant utilise l'apprentissage automatique pour donner aux amputés le contrôle des mains prothétiques

Joe Hamilton, un participant à l'étude RPNI de l'Université du Michigan, utilise son esprit pour contrôler une main prothétique DEKA pour ramasser un petit bloc Evan Dougherty | Ingénierie de l'Université du Michigan

Les chercheurs travaillent depuis au moins une décennie pour faire des prothèses contrôlées par l'esprit une réalité. En théorie, une main artificielle que les amputés pourraient contrôler avec leur esprit pourrait restaurer leur capacité à effectuer toutes sortes de tâches quotidiennes et améliorer considérablement leur niveau de vie.

Cependant, jusqu'à présent, les scientifiques se sont heurtés à un obstacle majeur : ils n'ont pas été en mesure d'accéder à des signaux nerveux suffisamment forts ou stables pour être envoyés au membre bionique. Bien qu'il soit possible d'obtenir ce type de signal à l'aide d'une interface cerveau-machine, la procédure pour en implanter une est invasive et coûteuse. Et les signaux nerveux transportés par les nerfs périphériques qui se déploient du cerveau et de la moelle épinière sont trop faibles.

Un nouvel implant contourne ce problème en utilisant l'apprentissage automatique pour amplifier ces signaux. Une étude, publiée dans Science Médecine translationnelle aujourd'hui, a constaté que cela a fonctionné pour quatre amputés pendant près d'un an. Cela leur a donné un contrôle précis de leurs mains prothétiques et leur a permis de ramasser des briques de jeu miniatures, de saisir des objets comme des canettes de soda et de jouer à Rock, Paper, Scissors.

C'est la première fois que des chercheurs enregistrent des signaux en millivolts provenant d'un nerf, bien plus puissants que n'importe quelle étude précédente.

La force de ce signal a permis aux chercheurs d'entraîner des algorithmes pour les traduire en mouvements. La première fois que nous l'avons allumé, cela a fonctionné immédiatement, explique Paul Cederna, professeur de biomécanique à l'Université du Michigan, qui a codirigé l'étude . Il n'y avait pas d'écart entre la pensée et le mouvement.

La procédure d'implantation nécessite que l'un des nerfs périphériques de l'amputé soit coupé et cousu jusqu'au muscle. Le site guérit, développant des nerfs et des vaisseaux sanguins en trois mois. Des électrodes sont ensuite implantées dans ces sites, permettant d'enregistrer un signal nerveux et de le transmettre à une main prothétique en temps réel. Les signaux sont transformés en mouvements à l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatique (les mêmes types que ceux utilisés pour les interfaces cerveau-machine).

Les amputés portant la main prothétique étaient capables de contrôler chaque doigt et de faire pivoter leurs pouces, quelle que soit la date à laquelle ils avaient perdu leur membre. Leurs signaux nerveux ont été enregistrés pendant quelques minutes pour calibrer les algorithmes en fonction de leurs signaux individuels, mais après cela, chaque implant a fonctionné immédiatement, sans qu'il soit nécessaire de recalibrer pendant les 300 jours de test, selon la co-responsable de l'étude Cynthia Chestek, associée professeur de génie biomédical à l'Université du Michigan.

Il s'agit simplement d'une étude de preuve de concept, elle nécessite donc des tests supplémentaires pour valider les résultats. Les chercheurs recrutent des amputés pour un essai clinique en cours, financé par la DARPA et les National Institutes of Health.

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