Nouvelle approche pourrait conduire à des prothèses électroniques contrôlées par la pensée

Les implants neuronaux actuels sont capables d’enregistrer de grandes quantités d’activité neuronale, qui sont ensuite transmises par des fils à un ordinateur. Les chercheurs ont tenté de développer des interfaces cerveau-ordinateur sans fil pour accomplir cette action, mais cela nécessite une grande quantité de puissance. En raison de cette grande quantité de puissance, trop de chaleur est générée, ce qui rend les implants dangereux pour les patients. 

Maintenant, une nouvelle étude menée à Stanford vise à résoudre ce problème. Les chercheurs de l’université travaillent constamment sur une technologie qui pourrait permettre aux patients paralysés de retrouver le contrôle de leurs membres. Plus précisément, ils visent à développer une technologie qui permettrait à ces patients de contrôler des prothèses et d’interagir avec des ordinateurs à l’aide de leurs pensées. 

Interface cerveau-ordinateur

Pour atteindre cet objectif, l’équipe s’est concentrée sur l’amélioration d’une interface cerveau-ordinateur, qui est un dispositif implanté à la surface du cerveau d’un patient, juste sous le crâne. L’implant relie le système nerveux humain à un appareil électronique, qui pourrait aider à restaurer le contrôle moteur d’un individu ayant subi une lésion de la moelle épinière ou une affection neurologique.

Les appareils actuels enregistrent de grandes quantités d’activité neuronale et les transmettent par des fils à un ordinateur, et lorsque les chercheurs tentent de créer des interfaces cerveau-ordinateur sans fil, c’est alors que trop de chaleur est générée. 

L’équipe d’ingénieurs électriciens et de neuroscientifiques, dont Krishna Shenoy, PhD, et Boris Murmann, PhD, ainsi que le neurochirurgien et neuroscientifique Jaimie Henderson, MD, ont démontré une façon possible de réaliser un appareil sans fil capable de collecter et de transmettre des signaux neuronaux précis, tout en utilisant un dixième de la puissance requise par les systèmes actuels. 

Les appareils sans fil suggérés sembleraient plus naturels que ceux avec des fils, et les patients auraient une plus grande liberté de mouvement.

L’approche a été détaillée par l’étudiant diplômé Nir Even-Chen et le chercheur postdoctoral Dante Muratore, PhD dans un article publié dans Nature Biomedical Engineering. 

Isolation des signaux neuronaux

Les neuroscientifiques ont pu identifier des signaux neuronaux spécifiques nécessaires pour contrôler un appareil prothétique. L’appareil pourrait être n’importe quoi, allant d’un bras robotique à un curseur de souris. 

Les ingénieurs électriciens ont ensuite créé le circuit imprimé qui permettrait à une interface cerveau-ordinateur sans fil de traiter et de transmettre les signaux neuronaux identifiés. En isolant les signaux, moins de puissance était requise, ce qui rendait les appareils sûrs pour être implantés à la surface du cerveau.

L’équipe a testé leur approche en utilisant des données neuronales collectées auprès de trois primates non humains et d’un participant humain. Dans l’essai clinique, les sujets ont effectué des tâches de mouvement telles que la position d’un curseur sur un écran d’ordinateur. Ils ont ensuite enregistré des mesures, et l’équipe a pu déterminer que, en enregistrant un sous-ensemble de signaux cérébraux spécifiques à l’action, le mouvement d’un individu pourrait être contrôlé par une interface sans fil. 

Le facteur de séparation principal entre cet appareil et l’appareil filaire est l’isolation, avec l’appareil filaire collectant les signaux cérébraux en vrac. 

L’équipe de chercheurs va maintenant construire un implant basé sur la nouvelle approche et la conception.