Bras robotisé à pensée contrôlée pour les patients paralysés

Le journal La nature rapporte un saut de technologie de style science-fiction, où une interface sur le cerveau est utilisée pour se connecter à un bras robotique et fournir un contrôle de pensée en temps réel. C'est un saut spectaculaire pour la technologie qui a été testée avec des patients paralysés et donne de l'espoir pour la technologie bionique de type Stars Wars, pour les soldats blessés et les paraplégiques.
L'expérience a été réalisée le 12 avril dernier à l'Université Brown de Providence, dans le Rhode Island. Les sujets du test, une femme de 58 ans (S3) et un homme de 66 ans (T2), avaient tous deux été paralysés par un accident vasculaire cérébral sur le tronc cérébral, ce qui les laissait sans contrôle de leurs membres. Les scientifiques ont utilisé l'activité neuronale pour interpréter les pensées de la personne et orienter les instructions vers un bras robotisé contrôlé par ordinateur.
L'expérience a testé deux appareils différents. Le premier a été fabriqué par le DLR Institute of Robotics and Mechatronics et l’autre par DEKA Research and Development Corp. Le but de cette expérience était de pouvoir interpréter des commandes de pensée pour permettre au patient d’atteindre un espace tridimensionnel et de saisir des objets.
Connu sous le nom d'essai pilote Braingate2, il utilisait le système expérimental Braingate, initialement développé à l'Université Brown. Une interface de la taille d'une petite pilule, contenant une grille de 96 électrodes, est implantée dans le cortex moteur du cerveau. Le cortex moteur contrôle les mouvements volontaires. Les électrodes sont suffisamment proches des neurones individuels pour pouvoir enregistrer l'activité neuronale avec suffisamment de précision pour traiter les instructions vers un dispositif tiers en dehors du corps. Un ordinateur est ensuite utilisé pour traduire les commandes dans un langage que le bras robotique peut comprendre.

L'étude Braingate précédente avait eu du succès avec le contrôle de base en deux dimensions des dispositifs robotiques, comme le contrôle d'une souris ou le clic d'un curseur sur un écran. La nouvelle étude représente la première démonstration et le premier rapport évalué par des pairs de personnes atteintes de tétraplégie, à utiliser des signaux contrôlés par le cerveau pour contrôler un bras robotique à trois dimensions, bien que l'inventeur et entrepreneur Raymond Kurzweil ait décrit en 2009 une technologie similaire , en utilisant une puce incorporée dans son bras. Un documentaire intitulé The Transcendent Man, traitant des processus et de nombreuses autres inventions et travaux de la vie, a été publié. Le concept d'interface entre l'homme et la technologie directement dans son cerveau et son corps est certainement intéressant. explorant.
L'auteur principal, le Dr Leigh Hochberg, neuro-ingénieur et neurologue en soins intensifs qui occupe des postes au Département des anciens combattants, à l'Université Brown, au Massachusetts General Hospital et à Harvard, a déclaré:

"Notre objectif dans cette recherche est de développer une technologie qui restaurera l’indépendance et la mobilité des personnes souffrant de paralysie ou de perte de membres ... Nous avons encore beaucoup de travail à faire, mais les progrès encourageants de cette recherche sont démontrés non seulement données, mais plus encore, S3 sourit quand elle se sert elle-même du café de son propre chef pour la première fois depuis près de 15 ans. "

Le Dr Hochberg est le promoteur-investigateur de l'essai clinique pilote BrainGate2.
John Donoghue, le neuroscientifique de VA et Brown, qui a été le pionnier de BrainGate il y a plus de dix ans, a déclaré que ce nouveau travail montre à quel point le domaine des interfaces cerveau-ordinateur a évolué depuis sa création.

"Cet article présente une avancée importante en démontrant rigoureusement chez plus d’un participant que le contrôle neural tridimensionnel précis des bras de robot est non seulement possible, mais aussi reproductible ... Nous sommes beaucoup plus proches du retour des fonctions quotidiennes, comme servir nous-mêmes une gorgée du café, généralement effectué sans effort par le bras et la main, pour les personnes incapables de bouger leurs propres membres Nous sommes également encouragés à voir un contrôle utile plus de cinq ans après l’implantation du système BrainGate chez l’un de nos participants. une étape cruciale vers la réalisation de l'objectif à long terme de créer une neurotechnologie qui rétablira le mouvement, le contrôle et l'indépendance des personnes atteintes de paralysie ou de perte de membres. "

Essentiellement, le membre robotique pouvait remplacer le véritable bras du patient. Avec des piles plus puissantes et des alliages légers, le concept des membres bioniques est simplement une question de quelques années. Dans l'expérience Brown, les objets cibles étaient relativement gros, plus de la moitié de la largeur de la main du robot, ce qui obligeait le patient à exercer un contrôle précis sur le dispositif.
Dans 158 essais menés sur quatre jours, la femme (S3) a pu toucher la cible dans un délai imparti dans 48,8% des cas en utilisant le bras et la main robotiques DLR et 69,2% des cas avec le bras et la main DEKA. qui a la portée plus large.
Dans 45 essais utilisant le bras DEKA, l'homme (T2) a touché la cible dans 95,6% des cas. Parmi les contacts réussis, S3 a saisi la cible 43,6% du temps avec le bras DLR et 66,7% du temps avec le bras DEKA. La compréhension de T2 a réussi 62,2% du temps.

T2 a expliqué ses expériences:

"J'ai juste imaginé bouger mon bras et le bras [DEKA] s'est déplacé là où je le voulais."

Patrick van der Smagt, responsable de la bionique et de la robotique d'assistance au DLR, directeur des laboratoires de robotique biomimétique et d'apprentissage automatique au DLR et à la Technische Universität München, et co-auteur de l'article, a discuté du développement du bras:

"C'est ce que nous espérions avec ce bras. Nous voulions créer un bras pouvant être utilisé de manière intuitive grâce à différentes formes de contrôle. Le bras est déjà utilisé par de nombreux laboratoires de recherche du monde entier qui utilisent ses capacités d'interaction et de sécurité uniques." .Ceci est une démonstration convaincante de l'utilité potentielle du bras par une personne souffrant de paralysie. "

C'est certainement un progrès fantastique et l'idée de pouvoir taper cet article en temps réel simplement avec le contrôle du cerveau est très intéressante. Le contrôle direct du cerveau d'un ordinateur augmenterait considérablement la productivité.
Écrit par Rupert Shepherd