Un patient paralysé déplace seul le bras prothétique avec ses pensées

Un homme adulte paralysé utilisait une interface informatique cérébrale pour déplacer un bras prothétique - il ne lui restait plus qu'à utiliser ses pensées et à déplacer le bras. Tim Hemmes touche les mains de sa petite amie dans un moment émotionnel. Hemmes, 30 ans, a eu un accident de moto il y a sept ans, qui a endommagé sa moelle épinière, le laissant paralysé.
Les chercheurs disent que Hemmes est le premier patient dans une nouvelle étude sur l'homme qui détermine si les pensées d'une personne paralysée peuvent être utilisées pour contrôler un dispositif externe, tel qu'un bras prothétique sophistiqué ou un curseur d'ordinateur.
Une série d'électrodes ont été placées à la surface du cerveau du patient, afin qu'il puisse contrôler le dispositif de bras externe. Ce projet est réalisé par des scientifiques de l’École de médecine de l’Université de Pittsburgh et de l’Institut de réadaptation de l’UPMC.
Le bras et la main robotiques ont été conçus par des scientifiques du laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins.
Avec une puissance cérébrale pure, Hemmes réussit à tenir le bras vers la paume de l'un des chercheurs, puis à la main de sa petite amie.

Tim Hemmes fait un high-five avec sa petite amie (Photo: UPMC)
Après avoir réussi à déplacer le bras et la main, Hemmes a déclaré:

"J'ai mis mon c?ur et mon âme dans tout ce qu'ils m'ont demandé de faire", a-t-il déclaré immédiatement après son exploit. "Je dois toucher et toucher quelqu'un pour la première fois en sept ans."

Le chercheur en chef, Michael Boninger, M.D., directeur de l’Institut de réadaptation de l’UPMC, a déclaré:

«Voir Tim tendre la main avec un bras mécanique pour toucher sa petite amie était un bonus inattendu et émouvant pour nous tous qui sommes impliqués dans ce projet passionnant.
Cette première série de tests renforce le potentiel de la technologie BCI non seulement pour aider les patients atteints de lésions de la moelle épinière à devenir plus indépendants, mais aussi pour améliorer leurs liens physiques et émotionnels avec leurs amis et leur famille. Cela nous motive également à rendre cette technologie utile et disponible pour ceux qui en ont besoin. "

Elizabeth Tyler-Kabara, M.D., Ph.D., co-chercheuse et neurochirurgienne de l'UPMC, a placé chirurgicalement une grille ECoG (électrocortigraphie) de la taille d'un timbre-poste sur la surface du cerveau d'Hemmes pendant une intervention de deux heures. Le Dr Tyler-Kabara est professeur adjoint au Département de chirurgie neurologique de l'École de médecine de Pitt.
Tyler-Kabara a expliqué:

"Avant la procédure, nous avons effectué plusieurs tests d'imagerie fonctionnelle pour déterminer où son cerveau traitait les signaux pour déplacer son bras droit. Nous avons retiré un petit morceau de son crâne et ouvert l'épaisse couche de dure-mère pour placer la grille sur cette zone du cortex moteur Nous avons ensuite remis la dure-mère et le crâne avec les fils à l'extérieur du crâne mais sous le cuir chevelu. "

Des fils de connexion étaient creusés sous la peau, descendaient du cou du patient et sortaient de sa poitrine. De là, ils pourraient être branchés sur des câbles informatiques.
En quatre semaines, Hemmes et l'équipe de recherche ont testé la technologie six jours par semaine, à la fois dans les locaux de l'université et chez le patient. Un logiciel informatique, développé par les chercheurs, peut interpréter les signaux neuronaux captés par la grille cérébrale implantée.
Avec de la pratique, Hemmes a réussi à déplacer une balle sur l’écran de la télévision sans aucune assistance informatique, avec ce que les scientifiques ont appelé "Contrôle du cerveau à 100%". En déplaçant une balle sur l'écran, il a travaillé de la même façon avec un bras et une main robotisés. Il a essayé de tendre la main pour toucher une cible sur un panneau monté sur un grand bureau.
Faire bouger le bras prothétique n'était pas la même chose que faire bouger son vrai bras avant de devenir paralysé. Hemmes a dû visualiser la flexion de son pouce - pour l'imaginer - cela a créé un motif de signal cérébral que l'ordinateur a interprété comme "se déplacer à gauche", ou plier son coude pour que l'objet puisse être déplacé vers la droite.
Le co-chercheur principal Wei Wang, M.D., Ph.D., a déclaré:

"Il a associé mentalement des imageurs de moteur spécifiques à la direction de mouvement souhaitée. Cela exigeait de la concentration et de la patience, mais ce processus semblait devenir plus facile avec la pratique, comme lorsque quelqu'un apprend à conduire une voiture avec une transmission manuelle. testera d'autres approches, y compris le participant pensant simplement à la hausse, à la baisse, etc.

À la huitième session, M. Hemmes avait réussi à faire des progrès substantiels. Avec des lunettes spéciales, qui lui permettaient une vision en 3D sur l'écran du téléviseur, il déplaça la balle vers le haut, le bas, la gauche, la droite et aussi vers l'avant et l'arrière.
Cela a progressé à déplacer le bras dans plusieurs directions différentes - il a finalement réussi à tendre la main à sa petite amie et au Dr Wang avec un spectaculaire cinq haut.

Le lendemain, le 22 septembre, le Dr Tyler-Kabara a retiré la grille cérébrale ECoG et le câblage du patient pendant une courte procédure.
Les scientifiques examinent actuellement toutes les données recueillies lors de cet essai. Ils sont à la recherche d'au moins cinq autres adultes ayant subi un AVC du tronc cérébral, ayant subi des lésions de la moelle épinière et n'ayant eu aucun usage ou utilisation extrêmement limitée de leurs mains et de leurs bras pour d'autres essais.

Les volontaires recherchés pour une autre étude

Ils recherchent également des volontaires pour une autre étude humaine d’un an impliquant une interface cerveau-ordinateur qui est un tableau de 10 x 10 points de minuscules électrodes qui pénètrent dans les tissus cérébraux à une profondeur inférieure au dixième de pouce. recueillir des signaux de 100 neurones individuels.
Une grille sera placée dans la partie du cerveau qui contrôle le mouvement des mains, l'autre sera placée dans une autre région du cerveau qui contrôle les mouvements des bras, Andrew Schwartz. Ph.D., co-chercheur principal, a expliqué.
Schwartz a dit:

"Nous prévoyons que ces grilles pénétrantes pourront capter des signaux très clairs du cerveau pour révéler quel mouvement est prévu par le participant. La deuxième grille nous permettra de voir ce qui pourrait être possible pour contrôler le mouvement fin des doigts et de la main. est beaucoup plus compliqué mais pourrait également offrir une fonction plus utile pour le participant. "

Expérimentation animale réussie avec la main d'un avatar

Il y a quelques jours, des scientifiques de l'Université Duke ont rapporté deux singes formés utilisant une interface cerveau-machine-cerveau pour déplacer une main d'avatar afin de détecter la texture d'objets virtuels. Leur objectif est de créer un costume d'exosquelette externe que les personnes paralysées pourraient porter et se promener. en utilisant seulement leur cerveau pour contrôler le mouvement et le sens du toucher. (Lien vers l'article)
Ecrit par Christian Nordqvist