Les patients atteints de paralysie reprennent des sensations, contrôlent les muscles par la machine cérébrale

Une étude publiée dans Rapports scientifiques révèle que huit personnes souffrant de lésions de la moelle épinière - dont beaucoup sont paralysées depuis plusieurs années - ont retrouvé un contrôle partiel des sensations et des muscles des membres inférieurs après un entraînement avec une robotique contrôlée par le cerveau.
Un écran d'ordinateur dans le laboratoire du Dr Miguel Nicolelis montre l'activité cérébrale d'un singe à l'aide d'une interface cerveau-machine.
Crédit d'image: Shawn Rocco / Duke Health

La recherche fait partie du projet "Walk Again Project" à São Paulo, au Brésil, en collaboration avec des personnes ayant subi des lésions de la moelle épinière suite à un accident de voiture, des chutes et autres traumatismes qui ont paralysé leurs membres inférieurs. Le programme vise à aider les participants à retrouver force, mobilité et indépendance.

Le projet Walk Again est une collaboration de plus de 100 scientifiques de 25 pays. Leur effort combiné a permis à un homme paralysé de lancer un ballon de football lors de la cérémonie d’ouverture de la Coupe du monde 2014 à São Paulo en utilisant un exosquelette robotisé contrôlé par le cerveau.

Dirigée par le Dr Miguel Nicolelis, co-directeur du Duke Center for Neuroengineering, neuroscientifique de l'Université Duke, cette recherche fait suite à des études antérieures du Dr Nicolelis sur la manière dont les cellules cérébrales représentent les informations sensorielles et motrices et leur comportement des membres supérieurs et inférieurs.

Des études antérieures ont ouvert la voie à l'utilisation de la machine cérébrale chez l'homme

Dans une étude, le Dr Nicolelis a enregistré l'activité cérébrale de rats entraînés à tirer un levier robotique pour obtenir une gorgée d'eau à l'aide de microélectrodes implantées dans le cerveau. L'utilisation d'une interface cerveau-machine a permis aux rats d'apprendre à contrôler le levier en utilisant uniquement leur activité cérébrale.

Une autre étude a vu des singes rhésus apprendre à contrôler des membres robotisés et une version animée d'eux-mêmes sur un écran numérique, ainsi qu'à déplacer des fauteuils roulants vers un bol de raisin avec une activité cérébrale seule. Les singes rhésus ont également appris à marcher sur un tapis roulant avec des jambes robotisées contrôlées par leur cerveau.

Ces expériences avec des rats et des primates ont établi un modèle de travail chez des patients humains, dans lequel l'activité cérébrale était enregistrée chez des patients lorsqu'ils utilisaient une main pour saisir une balle avec une force variée.

"Il est important de comprendre comment le cerveau code pour le mouvement", explique le Dr Nicolelis. "Nous avons découvert les principes de fonctionnement du cerveau que nous n'aurions pas découverts sans pénétrer dans le cerveau."

"Personne ne s'attendait à voir ce que nous avons trouvé, à savoir la récupération neurologique partielle des fonctions sensorimotrices et viscérales", ajoute-t-il.

Le but de cette nouvelle recherche était d’ouvrir la voie à l’amélioration des prothèses et des appareils contrôlés par le cerveau pour les personnes gravement handicapées.

Récupération précédemment invisible chez les patients atteints de paralysie à long terme

En utilisant des interfaces cerveau-machine, y compris un système de réalité virtuelle, les patients ont utilisé leur activité cérébrale pour simuler le contrôle total de leurs jambes. Au début de la rééducation, cinq participants avaient été paralysés pendant au moins cinq ans et deux étaient paralysés depuis plus d’une décennie.

"Ce que nous montrons dans cet article est que les patients qui ont utilisé une interface cerveau-machine pendant une longue période ont connu des améliorations du comportement moteur, des sensations tactiles et des fonctions viscérales en dessous du niveau de la lésion médullaire", explique le Dr Nicolelis. .

"Jusqu'à présent, personne n'a vu la récupération de ces fonctions chez un patient tant d'années après avoir été diagnostiqué avec une paralysie complète", ajoute-t-il.

Selon le Dr Nicolelis, les participants portaient une manche munie d’une technologie tactile appelée rétroaction haptique pour enrichir l’expérience et former leur cerveau. Haptics utilise des vibrations variées pour offrir un retour tactile, tout comme les secousses ou les rebonds ressentis par les joueurs à travers un contrôleur portable.

"Le retour tactile est synchronisé et le cerveau du patient crée le sentiment de marcher seul, sans l'aide d'appareils", explique le Dr Nicolelis. "Cela induit une illusion qu'ils se sentent et bougent leurs jambes. Notre théorie est que, ce faisant, nous avons induit la plasticité non seulement au niveau cortical, mais aussi au niveau de la moelle épinière."

Diagnostic amélioré de la paralysie complète à la paralysie partielle

Les huit patients ont passé au moins 2 heures par semaine en utilisant des interfaces cerveau-machine ou des appareils contrôlés par leurs signaux cérébraux. Après des mois de formation, les scientifiques ont observé l'activité cérébrale à laquelle ils s'attendaient lorsque les patients envisageaient de bouger leurs jambes.

"Fondamentalement, la formation a réinséré la représentation des membres inférieurs dans le cerveau des patients", explique le Dr Nicolelis.

Après une année d'entraînement, la sensation et le contrôle musculaire de quatre patients ont suffisamment changé pour que les médecins passent de la complète à la paralysie partielle.

Le contrôle de la vessie et la fonction intestinale se sont également améliorés chez les patients, ce qui a réduit leur dépendance à l'égard des laxatifs et des cathéters et le risque d'infections courantes chez les patients atteints de paralysie chronique et une des principales causes de décès.

"Une étude antérieure a montré qu'un grand pourcentage de patients chez qui on a diagnostiqué une paraplégie complète peut encore avoir des nerfs rachidiens intacts", explique le Dr Nicolelis.

"Ces nerfs peuvent rester silencieux pendant de nombreuses années parce qu’il n’ya pas de signal du cortex vers les muscles. Au fil du temps, l’entraînement avec l’interface cerveau-machine pourrait relancer ces nerfs. Il peut rester un petit nombre de fibres, mais cela peut être suffisant pour transmettre des signaux de la zone corticale motrice du cerveau à la moelle épinière. "

Dr. Miguel Nicolelis

Les scientifiques ont fourni des vidéos de la technologie et des patients pour illustrer leurs progrès.

Les futurs essais porteront sur les patients présentant une lésion médullaire récente afin de déterminer si un traitement plus rapide peut conduire à des résultats plus rapides et meilleurs.

Découvrez comment un implant cérébral a aidé un homme paralysé à contrôler sa main et ses doigts.

Les aliments biologiques sans organismes génétiquement modifiés deviennent plus difficiles à trouver

Aux États-Unis, il devient de plus en plus difficile de trouver des aliments biologiques ne contenant pas d'ingrédients génétiquement modifiés (GM), ce qui va à l'encontre de la définition du terme «biologique». La loi américaine n'exige pas d'étiquetage pour savoir si l'aliment contient des ingrédients génétiquement modifiés. 93% de toutes les graines de canola, 86% de tout le maïs et 93% de tout le soja cultivé aux États-Unis sont génétiquement modifiés et représentent plus des trois quarts de tous les aliments transformés du pays.

(Health)

Pouvez-vous vivre sans pancréas?

Table des matières Pouvez-vous vivre sans pancréas? Fonction Raisons de la suppression Rétablissement et modifications du mode de vie Perspectives Bien qu'il soit possible de vivre sans pancréas, les médecins recommandent de ne retirer le pancréas que si une personne souffre d'une maladie grave telle qu'une pancréatite ou un cancer du pancréas récurrents.

(Health)