Le singe contrôle les mouvements des membres de l'avatar en utilisant son esprit

Dans le film Avatar, les humains exploitent les corps d'une espèce humaine hybride, appelée Na'vi, avec leur esprit. Maintenant, des chercheurs de la faculté de médecine de Harvard à Boston, au Massachusetts, ont mis au point une technique similaire chez les singes - utilisant des dispositifs neuronaux qui permettaient à un singe alerte de contrôler l’esprit d’un singe temporairement paralysé.

L’équipe de recherche, y compris Ziv Williams du département de neurochirurgie de la faculté de médecine de Harvard, affirme que les résultats de cette étude prouvent que de telles stratégies pourraient être utilisées pour la réadaptation des patients paralysés.

La recherche a été récemment publiée dans la revue Communications Nature.

Selon les chercheurs, des recherches antérieures ont montré que les neurones dans de nombreuses parties du cerveau sont capables de contrôler des dispositifs externes, tels qu'un curseur sur un écran d'ordinateur. Cette communication directe est appelée interface cerveau-machine (IMC).

Les chercheurs affirment que des études récentes ont même montré que l'utilisation d'IMC pouvait potentiellement contrôler les membres robotiques.

En 2012, Nouvelles médicales aujourd'hui a rapporté une étude détaillant comment une femme paralysée était capable de contrôler une main prothétique robotisée avec ses pensées.

Mais l’équipe de recherche note que, bien que de telles découvertes constituent une étape importante dans le contrôle moteur, un autre objectif important a été de déterminer comment une personne paralysée peut contrôler le mouvement de ses propres membres.

Cependant, les auteurs de l’étude affirment qu’il ya eu des problèmes pour atteindre cet objectif.

"Contrairement au contrôle des dispositifs externes, un problème distinct dans le contrôle du mouvement des membres est que la sortie du système moteur - par exemple, le tractus corticospinal et ses afférents associés - n'est généralement pas connue", expliquent-ils.

"La combinaison exacte des contractions musculaires agonistes et antagonistes successives utilisées naturellement pour produire le mouvement des membres vers différentes cibles dans l'espace est difficile à déterminer ou à reproduire de manière explicite."

Mais les chercheurs ont déclaré qu'ils visaient à résoudre ces problèmes en se concentrant sur les cibles de mouvement spécifiques, plutôt que d'intervenir sur la trajectoire du mouvement.

Avatar monkey contrôlé par l'activité neuronale pré-enregistrée

Pour l’étude, l’équipe de recherche a utilisé deux singes rhésus âgés de 6 à 8 ans.

Un singe a été sédaté et utilisé comme "avatar", tandis que l'autre était utilisé comme singe "maître". Les deux singes se sont relayés pour être soit l'avatar, soit le maître tout au long des différentes sessions.

Les chercheurs ont implanté une puce dans le cerveau du singe maître qui surveillait l'activité de jusqu'à 100 neurones.

Le singe avatar avait jusqu'à 36 électrodes implantées dans sa moelle épinière. Des tests ont été effectués pour déterminer la manière dont différentes combinaisons d’électrodes avaient un impact sur le mouvement du singe.

Les mouvements physiques du singe maître ont été couplés avec les schémas d'activité électrique qui ont eu lieu dans les neurones.

Les deux singes étaient alors connectés l'un à l'autre, le singe maître envoyant des signaux de mouvement à la moelle épinière et aux muscles du singe avatar.

"Le singe fonctionnant comme maître était responsable du contrôle du mouvement basé sur les activités neuronales enregistrées corticalement, et l’autre singe sous sédation fonctionnait comme avatar et était responsable du mouvement basé sur la stimulation distale de la moelle épinière et / ou musculaire", expliquent les chercheurs.

Le singe avatar tenait un joystick, tandis que le singe pensait à diriger un curseur présenté sur un écran.

"Si le singe [maître] envisageait de déplacer son bras vers le haut, la moelle épinière [de l'avatar] serait stimulée pour provoquer le mouvement des membres vers le même point", a expliqué Williams. Nouvelles médicales aujourd'hui.

Après avoir mené une série d’expériences, les chercheurs ont découvert que le singe maître était capable de contrôler avec précision le mouvement du bras du singe avatar dans 80 à 90% des tests.

En commentant les résultats, la recherche dit:

"Nous démontrons que les activités décodées des populations prémotrices et leurs réponses adaptatives peuvent être utilisées, après un bref entraînement, pour diriger efficacement le membre d'un avatar vers des cibles distinctes affichées de manière variable sur un écran."

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Les investigateurs concluent qu'ils espèrent que leurs découvertes mèneront à des approches permettant une récupération et une restauration plus rapides des mouvements des membres chez les patients paralysés.

Williams a dit Nouvelles médicales aujourd'hui:

"Dans le futur, il sera peut-être possible d’implanter une micropuce dans le cerveau et une autre micropuce dans la moelle épinière au-dessous du site de la lésion, puis de les connecter à l’aide d’un mini-ordinateur pour créer un qui peut ranimer son propre membre paralysé. "

Il nous a dit que l'équipe de recherche prévoyait de créer un processus neuronal similaire à celui utilisé dans cette étude, mais qu'il serait capable de "faire des mouvements avec une résolution beaucoup plus fine et dans un espace 3D".

"En fin de compte, nous espérons pouvoir commencer à traduire certains de ces travaux en utilisation clinique", a-t-il ajouté.

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