Technologie d’interface cerveau-ordinateur qui restaure la sensation dans la main d’un individu ayant une lésion médullaire

Une équipe de chercheurs de Battelle et du centre médical de l’Université de l’État de l’Ohio Wexner rapporte que grâce à la technologie d’interface cerveau-ordinateur, ils ont réussi à restaurer la sensation dans la main d’un individu ayant une lésion médullaire grave. Ce développement intervient alors que des chercheurs du monde entier travaillent sur des technologies capables de restaurer la fonction des membres chez les personnes paralysées par une blessure ou une maladie.

La recherche a été publiée dans le journal Cell le 23 avril.

Rétroaction sensorielle artificielle

La nouvelle technologie repose sur l’utilisation de signaux neuronaux minuscules imperceptibles qui sont amplifiés par une rétroaction sensorielle artificielle, qui est renvoyée à l’individu. Cette méthode entraîne une grande augmentation de la fonction motrice.

Patrick Ganzer est le premier auteur et un scientifique principal à Battelle.

“Nous prenons des événements de toucher subperceptuels et les amplifions en perception consciente”, déclare Ganzer. “Lorsque nous avons fait cela, nous avons vu plusieurs améliorations fonctionnelles. C’était un grand moment de découverte lorsque nous avons restauré pour la première fois le sens du toucher du participant.”

Le participant

Le participant était un homme de 28 ans qui a été impliqué dans un accident de la route en 2010, ce qui a entraîné une lésion médullaire grave. Le participant, dont le nom est Ian Burkhart, a été impliqué dans un projet appelé NeuroLife depuis 2014 afin de restaurer la fonction de son bras droit.

Le dispositif nouvellement développé utilise un système d’électrodes placées sur la peau et une petite puce informatique implantée dans le cortex moteur. Il y a des fils qui acheminent les signaux de mouvement du cerveau aux muscles, permettant de contourner la lésion médullaire. Avec le dispositif, Burkhart est capable de contrôler son bras et de réaliser des actions telles que soulever une tasse de café, faire glisser une carte de crédit et jouer à des jeux vidéo qui nécessitent l’utilisation des mains et des bras.

“Jusqu’à présent, parfois Ian a eu l’impression que sa main était étrangère en raison du manque de rétroaction sensorielle”, déclare Ganzer. “Il a également des problèmes pour contrôler sa main à moins qu’il ne regarde ses mouvements de près. Cela nécessite beaucoup de concentration et rend les tâches simples de multitâche, comme boire un soda tout en regardant la télévision, presque impossibles.”

Lorsque les chercheurs ont stimulé sa peau, il n’y a pas eu de sensation, mais un signal neuronal était toujours présent dans son cerveau. Le problème était que le signal neuronal était si petit qu’il ne pouvait pas être perçu. Les chercheurs ont pu amplifier le signal de sorte que le cerveau était capable de répondre.

Grâce à l’utilisation d’une rétroaction haptique, les signaux de toucher subperceptuels ont été artificiellement renvoyés à Burkhart, ce qui lui a permis de les percevoir.

Avec la nouvelle méthode, Burkhart a pu détecter les choses uniquement par le toucher. Une autre avancée a été que le système est le premier à permettre la restauration du mouvement et du toucher en même temps, ce qui offre un plus grand sens de contrôle. Enfin, la méthode permet au système de détecter la quantité de pression nécessaire pour manipuler un objet.

L’équipe de chercheurs souhaite créer un système d’interface cerveau-ordinateur qui puisse être utilisé à la maison. Un système de prochaine génération est actuellement en développement, qui contient des électrodes et des capteurs qui pourraient être mis et enlevés. Ils travaillent également sur un système capable d’être contrôlé par une tablette au lieu d’un ordinateur.

“C’est incroyable de voir les possibilités d’informations sensorielles provenant d’un dispositif qui a été créé à l’origine pour me permettre de contrôler ma main dans une seule direction”, déclare Burkhart.