Les singes utilisent leur cerveau pour conduire des fauteuils roulants

Une interface cerveau-machine a permis aux singes de naviguer dans un fauteuil roulant robotique en utilisant uniquement leurs pensées. L'interface est décrite dans le journal en ligne Rapports scientifiques.
Les scientifiques ont enregistré l'activité cérébrale lorsque des singes ont appris à diriger des fauteuils roulants en pensant.
Crédit image: Miguel Nicolelis / Duke Center for Neuroengineering

Une paralysie grave résultant d'une lésion de la moelle épinière ou de conditions telles que la paralysie cérébrale ou un accident vasculaire cérébral peut rendre certaines personnes incapables de même cligner des yeux. Des progrès incroyables dans les technologies d'assistance ont permis à des personnes qui étaient auparavant gênées par leur état de vivre pleinement.

Le scientifique bien connu, Stephen Hawking, en est un excellent exemple. Hawking, qui a une maladie des neurones moteurs, communique en utilisant le mouvement de sa joue. Un interrupteur infrarouge, monté sur ses lunettes, détecte le mouvement et lui permet d'interagir avec son ordinateur. Cela lui permet non seulement de parler, mais aussi de participer à de multiples activités.

Les scientifiques ont déjà développé des fauteuils roulants qui peuvent être contrôlés avec un dispositif non invasif tel qu'un électroencéphalogramme (EEG). L'EEG surveille l'activité du cerveau par le biais d'électrodes sur le cuir chevelu connectées à un ordinateur.

Pour tenter de venir en aide aux personnes les plus gravement atteintes, les chercheurs expérimentent depuis 2012 avec les implants intracrâniens, dans l'espoir que ceux-ci pourraient offrir un meilleur contrôle.

Cartographie du mouvement à travers l'activité cérébrale

Les chercheurs ont d'abord implanté des centaines de microfilaments fins dans les régions prémotrices et somatosensorielles des cerveaux de deux singes macaques rhésus.

Ils ont ensuite formé les singes en naviguant passivement sur la chaise vers leur but, en l'occurrence un bol de raisin.

En enregistrant l'activité cérébrale électrique à grande échelle des primates, l'équipe a pu créer un système informatique capable de traduire les signaux cérébraux en commandes motrices numériques. Cela a permis de contrôler les mouvements du fauteuil roulant en pensant.

L'interface cerveau-machine utilise des signaux provenant de centaines de neurones enregistrés simultanément dans deux régions du cerveau impliquées dans le mouvement et la sensation. Alors que les animaux pensent à atteindre leur objectif, les ordinateurs traduisent leur activité cérébrale en un fonctionnement en temps réel du fauteuil roulant.

Avec le temps, et avec de la pratique, les singes ont appris à contrôler le fauteuil roulant en pensant, et ils ont pu naviguer avec plus de rapidité et d'efficacité vers les raisins.

Les chercheurs ont pu identifier les signaux cérébraux correspondant aux mouvements de translation et de rotation. Ils ont également noté que le cerveau des singes signalait qu'ils envisageaient jusqu'où ils devaient aller pour atteindre le bol de raisin.

L'auteur principal, le Dr Miguel Nicolelis, PhD, co-directeur du Duke Center for Neuroengineering, déclare:

"Ce n'était pas un signal qui était présent au début de l’entraînement, mais quelque chose qui a eu pour effet que les singes deviennent compétents dans cette tâche. C’était une surprise. Cela démontre la grande flexibilité du cerveau à assimiler un fauteuil roulant, et cet appareil a des relations spatiales avec le monde environnant. "

Les essais ont mesuré l'activité de près de 300 neurones chez chaque singe.

Dans des études antérieures, le laboratoire de Nicolelis a enregistré une activité dans jusqu'à 2 000 neurones en utilisant la même technique.

Ensuite, les chercheurs espèrent qu'en enregistrant un nombre croissant de signaux neuronaux, ils pourront améliorer la précision et la fidélité de la technique. Après cela, ils espèrent faire des essais pour un dispositif implanté chez l'homme.

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