Entrée d’un Implant Neurologique Sophistiqué de la Compagnie de Technique Cérébrale Secrète de Elon Musk

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26-07-2019

NEUROSCIENCE

Neuralink dit qu’elle peut implanter robotiquement plus de 3.000 électrodes polymères-flexibles dans le cerveau d’un rat ou d’un singe. Le dispositif est toutefois encore loin d’un usage humain de routine.

Door Gary Stix, Tanya Lewis

Elon Musk. Credit: Getty Images

Tard dans la soirée de mardi, Elon Musk, le CEO charismatique et excentrique de SpaceX et Tesla, est entré sur scène à la California Academy of Sciences pour faire une grande annonce. Cette fois, il ne dévoilait pas une nouvelle fusée ou une voiture électrique, mais un système pour enregistrer l’activité de milliers de neurones dans le cerveau. Avec son panache typique, Musk parlait de mettre cette technologie dans le cerveau humain pour le début de l’année prochaine.

Le travail est le produit de Neuralink, une compagnie fondée par Musk en 2016 pour développer une interface cerveau-ordinateur (BCI) implantable ayant une large bande passante. Il dit que le but initial est de donner la possibilité aux personnes souffrant de quadriplégie de contrôler un ordinateur ou un smartphone en utilisant seulement leurs pensées. Mais la vision de Musk est bien plus ambitieuse que cela: il cherche à habiliter les humains à fusionner avec AI (intelligence artificielle) en donnant aux gens une intelligence surhumaine — un objectif qui est bien plus hype qu’un plan actuel pour nouveau développement technologique. 

De manière plus pratique, ‘’ le but est d’enregistrer de la part de signaux et de stimuler ces signaux, appelés pointes, dans les neurones ‘’avec un ordre de magnitude bande passante plus grand que ce qui a été fait jusqu’à ce jour et de le sécuriser, disait Musk à l’évènement de mardi, diffusé en direct.

Neuralink prototype device. (Neuralink dispositif prototype). Crédit: Neuralink

Le système dévoilé la nuit dernière était bien loin de la vision science-fiction de Musk, mais c’était tout de même un développement technique considérable et impressionnant. Le team dit qu’il a maintenant développé des réseaux avec un grand nombre de ‘’canaux’’ — jusque 3.072 électrodes flexibles — qui peuvent être implantés dans la couche extérieure du cerveau, ou cortex, employant un robot chirurgical (dont une version a été décrite comme ‘’machine à coudre’’ dans un texte pré-imprimé dans bioRxiv plus tôt cette année). Les électrodes sont empaquetées dans un petit appareil implantable contenant des circuits intégrés sur mesure, qui est connecté à un port USB à l’extérieur du cerveau (le team espère de rendre le port ultimement sans fil). Neuralink a également l’intention de faire écrire les électrodes des signaux  de retour dans le cerveau pour fournir une réaction sensorielle en forme de toucher ou de stimulation visuelle de la rétine chez une personne aveugle.* La compagnie a rapporté quelques résultats initiaux de son interface neurale dans les rats dans un papier blanc qu’elle a publié, et elle fait actuellement des expérimentations chez les singes à la University of California, Davis. Rien de cette recherche n’a été examiné par des pairs.

‘’Plus de travail dans ce domaine est formidable, et je pense que c’est fantastique qu’ils y donnent leur attention’’, dit Ken Shepard, un professeur d’ingénierie électrique et biomédicale de Columbia University, qui fait partie d’une Defense Advanced Research Projects Agency initiative pour développer un chip implantable sans fil qui emploie des électrodes sur la surface du cerveau pour enregistrer jusqu’à un million de neurones. Neuralink se concentre sur trois thèmes qui seront importants pour toute future technologie interface cerveau-ordinateur. Shepard dit: des matériaux flexibles pour les électrodes, miniaturisation des électrodes avec circuit technologique intégré et complète interaction sans fil avec dispositifs extérieurs. ‘’Ils ont fait un progrès considérable dans les deux premiers,’’ dit-il. Mais, il ajoute que les défis se fixent sur la diminution des connexions électriques entre les circuits intégrés et les sondes et sur l’incorporation de beaucoup plus d’électrodes, sans augmenter de façon significative la taille du dispositif. ‘’L’autre grand défi est d’ordre règlementaire’’ dit-il, observant que l’usage d’électrodes pénétrantes à cette échelle dans les humains va rencontrer des obstacles signifiants de la part de la U.S. Food and Drug Administration.

Neuralink surgical robot. (Neuralink robot chirurgical) Crédit : Neuralink.

Un des problèmes majeurs avec les électrodes existantes est qu’elles peuvent endommager le système vasculaire quand le cerveau bouge comme il le fait à chaque souffle et battement de cœur. Le nouveau dispositif vise à contourner ce problème en faisant usage d’une aiguille fine mais rigide qui insère les ‘’fils’’ de l’électrode flexible à base de polymères — chaque un dixième de la largeur d’un cheveu humain — dans le cortex, en prenant soin d’éviter ce faisant les veines ou artères sur le chemin.

Peut-être que le standard d’or en enregistrement neural pour recherche BCI est le Utah Array (Réseau Utah), qui consiste en une grille rigide allant jusqu’à 128 canaux d’électrodes. Cette grille a été usitée avec succès dans un nombre de BCI, incluant le  dispositif BrainGate, développé par les chercheurs à la Brown University et leurs collègues. Mais cela cause également une réaction tissulaire qui peut mener à la cicatrisation de tissu composé de glie (les cellules de soutien du cerveau), qui peut interférer avec la qualité des signaux enregistrés ou causer dommage aux cellules cérébrales. Une autre conception à succès est le Neuropixel, une sonde développée par les chercheurs à l’institut Howard Hughes Medical Institute et leurs collègues, qui consiste en presque 1.000 sites d’enregistrement sur un seul bout, ou tige, qui peut enregistrer de la part de plus de 500 neurones dans les cerveaux des souris. Développer des outils pour un tel enregistrement neural de haute densité était un des buts de Obama administration’s BRAIN Initiative (BRAIN Initiative de l’administration Obama).

Leigh Hochberg, un professeur de Brown University et un des
dirigeants du team BrainGate, cite le système Neuralink comme ‘’une nouvelle et excitante’’ neurotechnologie. ‘’Étant donné le grand potentiel que les interfaces cerveau-ordinateur intracorticales ont pour restaurer la fonction neurologique pour les personnes avec une lésion de la moelle épinière, accident vasculaire cérébral, (sclérose latérale amyotrophique), lésion cérébrale traumatique, ou d’autres maladies ou lésions du système nerveux, je suis excité de voir comment la compagnie transposera son système vers les études cliniques initiales,’’ ajoute Hochberg, qui est également un neurologue au Massachusetts General Hospital and the Providence VA Medical Center.

Neuralink prétend que son système peut enregistrer d’environ 1.500 ou 3.000 électrodes, dépendant de la version du dispositif
que l’on teste. La compagnie assure qu’étant donné que ses électrodes sont plus minces et plus flexibles, elles sont moins enclines à causer dommage au tissu. A l’évènement, Musk disait que la raison de s’engager avec une interface cerveau-ordinateur invasive (BCI) — plutôt qu’avec une qui détecte des signaux neuraux à l’extérieur du cerveau, comme l’électro-encéphalographie — est que la compagnie veut enregistrer des signaux de neurones individuels. ‘Tout ce que nous voyons, percevons ou pensons sont des potentiels d’action, ou pointes,’’ disait-il. Musk observait que le but ultime est de rendre le dispositif de Neuralink disponible pour tout le monde, pas seulement pour ceux qui ont des maladies neurologiques sérieuses, et de le faire implanter durant une procédure à invasion minimale apparentée à la chirurgie oculaire LASIK — bien que les experts disent qu’une telle réalisation est encore à longue distance.

La compagnie espère de commencer le premier essai humain l’année prochaine, disait le team la nuit dernière.  Ceci est une cible extrêmement ambitieuse, étant donné qu’elle doit toutefois encore obtenir l’approbation nécessaire de la FDA. Des autres sur le terrain étaient gratifiés de recevoir une certaine transparence d’une compagnie qui s’est enveloppée de secrets durant les dernières années. ‘’Tout le monde apprécie vraiment que Elon ait jeté son poids derrière les BCI et ait apporté visibilité dans le domaine,’’ dit Matt Angle, fondateur et CEO de Paradromics — une firme qui développe également des interfaces cerveau-ordinateur de transmission à grande vitesse — qui est également une part du projet DARPA. Angle n’est pas tellement surpris par les développements techniques en disant que les réalisations sont bâties sur un travail préliminaire par le sénior scientifique de Neuralink Philip ‘’Flip’’ Sabes et le bio-ingénieur Timothy Hanson alors qu’ils étaient ensemble à la University of California, San Francisco. Il constate qu’un défi de telles électrodes à base de polymères est qu’elles ne durent pas aussi longtemps que d’autres matériaux inorganiques quand elles sont soumises à de rudes conditions du corps. Mais il pense que l’experte de Neuralink en microfabrication, Vanessa Tolosa et son team ont fait un progrès impressionnant dans la science des matériaux. Globalement, Angle dit, ‘’Je voyais comme partie la plus significative de l’annonce, une volonté de vouloir s’ouvrir et de s’engager avec la communauté. »

 

Traduction : Gerda Eynatten-Bové

Source : Scientific American