Une femme contrôle le bras robotique avec le pouvoir de son esprit

Les lésions de la moelle épinière ou les maladies empêchent les signaux cérébraux d'atteindre les muscles situés sous la lésion. Dans des expériences récentes, les scientifiques ont utilisé des interfaces cerveau-machine pour permettre aux patients atteints de paralysie de déplacer les membres de leur prothèse avec leur esprit. Maintenant, une femme atteinte de quadriplégie a pu utiliser son esprit pour déplacer un bras robotisé, démontrant ainsi un «contrôle du cerveau à 10 degrés» de la prothèse.
Une femme atteinte de tétraplégie a pu démontrer un «contrôle du cerveau à 10 degrés» dans un bras prothétique robotisé.
Crédit d'image: Journal of Neural Engineering / IOP Publishing

Les résultats de la dernière expérience, menée par des chercheurs de l’École de médecine de l’Université de Pittsburgh en Pennsylvanie, sont publiés dans Journal of Neural Engineering.

La femme qui a participé à l’étude est Jan Scheuermann, 52 ans, tétraplégique et chez qui on a diagnostiqué une variante de la dégénérescence spino-cérébelleuse sans atteinte cérébelleuse.

En février 2012, l'équipe a implanté chirurgicalement de petites grilles d'électrodes comportant chacune 96 minuscules points de contact dans les régions du cerveau de Scheuermann qui, dans des circonstances normales, contrôlent le mouvement de son bras droit et de sa main.

Les électrodes étaient capables de capter des signaux provenant de neurones individuels, qui communiquaient ensuite avec un ordinateur qui identifiait les schémas de tir associés à certains mouvements observés ou imaginés, y compris en soulevant ou en abaissant le bras.

Les résultats de cette étude initiale - dans laquelle Scheurmann était capable d'aller jusqu'à plier le poignet du bras prothétique, de le déplacer d'un côté à l'autre, de le faire pivoter et de saisir des objets - ont démontré un «contrôle 7D». Les résultats ont été publiés dans Le lancette en 2012.

Mais dans cette dernière étude, menée par le professeur Andrew Schwartz de la Pitt School of Medicine, Scheurmann a pu maîtriser le «contrôle 10D», qui consistait à déplacer la main robotisée dans différentes positions tout en contrôlant le poignet et le bras.

«Les résultats montrent que le mouvement peut être rétabli chez les personnes paralysées»

Schwartz et ses collègues expliquent que les interfaces cerveau-machine (IMC) "offrent la possibilité de contourner le tissu endommagé en décodant l'intention de mouvement et en contrôlant les dispositifs d'assistance", tels que les curseurs informatiques ou les bras robotisés.

"Notre projet a montré que nous pouvons interpréter les signaux des neurones avec un algorithme informatique simple pour générer des mouvements fluides sophistiqués qui permettent à l'utilisateur d'interagir avec l'environnement", explique Jennifer Collinger, chercheuse et professeure adjointe chez Pitt.

Pour leur dernier travail, l’équipe a remplacé la simple pince du bras prothétique par quatre formes de main: abduction des doigts, scoop, opposition au pouce et pincement du pouce, de l’index et du majeur, portant le total des mouvements du bras et de la main à 10 .

Au cours de l'expérience, Scheurmann a regardé des animations de mouvements et les a imaginées, et l'équipe a enregistré les signaux envoyés par son cerveau pour calibrer le système. Ensuite, ils ont utilisé cette information pour "lire ses pensées", lui permettant de déplacer la main dans les positions souhaitées.

Commentant les résultats, le professeur Schwartz a déclaré:

"Jan a utilisé le bras du robot pour saisir plus facilement les objets affichés lors du calibrage précédent, ce qui était intéressant. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent qu'un mouvement naturel hautement coordonné peut être rétabli chez les personnes dont les bras et les mains sont paralysés."

Bien que leur expérience n'ait été menée que chez un humain, les chercheurs notent que leurs résultats sont comparables à ceux d'études antérieures sur la syntonisation neurale et la performance de l'IMC du bras robotique chez les primates.

"L'interaction avec des objets physiques est relativement nouvelle dans le domaine de l'IMC, même si plusieurs études l'ont démontré avec un certain succès, la plupart fonctionnant dans un espace de plus petite dimension", expliquent-ils.

En octobre de cette année, Scheurmann a conclu son implication dans l’étude en se faisant opérer pour retirer les électrodes, mais elle a qualifié cette étude de «fantastique, excitante, passionnante», ajoutant que l’étude «a enrichi ma vie et m'a donné de nouvelles mes amis et collègues de travail m'ont aidé à contribuer à la recherche et à couper le souffle. "

Nouvelles médicales aujourd'hui a rapporté d'autres percées dans le traitement de la paralysie. En octobre 2014, une étude a révélé qu'un homme paralysé avait encore marché après que les cellules du nez avaient réparé sa moelle épinière.

Et une autre étude a rapporté qu'un nouveau composé chimique activait des muscles paralysés chez plus de 80% des animaux d'essai.

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