27-08-2015

Par Samantha Olson

Les personnes souffrant de blessures de la moelle épinière et de maladies neurologiques se battent pour communiquer avec le monde extérieur. Alors que des chercheurs ont développé un clavier contrôlé par le cerveau afin de combler ce fossé, des erreurs d’échantillonnage suite à des erreurs de lecture des signaux émis par le cerveau, ont limité la précision des prothèses destinées à traduire les pensées des personnes. Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Stanford a développé récemment une technique destinée à une lecture plus précise des signaux émis par ces cellules cérébrales endommagées en utilisant un clavier virtuel faisant appel à une technologie plus précise. L’étude publiée par le journal Nature Communications, pourrait conduire à la réalisation de prothèses des plus rapides en matière de contrôle mental développées à ce jour.

« Les prothèses de contrôle mental mèneront à une amélioration substantielle de la qualité de vie » a déclaré Krishna Shenoy, l’auteur à la base de l’étude, un ingénieur en électricité de Stanford, dans un communiqué de presse. La vitesse et la précision démontrée par cette prothèse est le fruit d’années de recherche fondamentales en neurosciences, combinant les découvertes scientifiques avec la conception d’algorithmes de contrôle mathématiques.

L’équipe de chercheurs a développé un curseur de contrôle mental opérant un clavier virtuel destiné aux personnes atteintes de paralysie et de sclérose latérale amyotrophie (SLA). Lorsqu’une lésion de la moelle épinière ou une maladie neurologique comme la SLA rompt la communication entre le cerveau et les membres, les aptitudes de base à la communication deviennent difficiles voire impossibles.

L’appareil précédent fonctionnait en donnant accès à quelques centaines de cellules cérébrales évaluant les commandes motrices. Mais, certaines cellules étant endommagées, ils opéraient trop vite ou trop lentement, réduisant finalement la précision de la frappe sur le clavier virtuel. Shenoy et son équipe se sont attaqués à l’erreur en développant une nouvelle technique qui exécute des dizaines de corrections en quelques millisecondes. Une personne atteinte de paralysie ou de SLA sera en mesure de contrôler un curseur avec ses cellules cérébrales, choisissant une touche sur le clavier avec la précision d’une personne tapant d’un doigt.

Des millions de personnes pourraient bénéficier d’un appareil qui se prête à une communication plus efficace entre individus. Ces dernières années, inventer des prothèses de contrôle mental fut un objectif ambitieux pour des chercheurs qui ont été capables de restaurer certaines régions du cerveau, y compris les connexions coupées et de communiquer leur message à des claviers virtuels.

Néanmoins, la technologie existante demande à ses utilisateurs une patience méticuleuse, ralentissant le processus de communication. L’équipe de recherche a étudié les cellules cérébrales de plus de 200 singes lorsque leur bras, mains ou doigts tentaient d’atteindre un objet. Lorsque l’équipe a découvert comment fonctionnait la dynamique du cerveau de ces singes, ils ont créé un algorithme mathématique destiné à mesurer les signaux électroniques émis par les cellules cérébrales.

Ils ont testés leur nouveau curseur contrôlé par le cerveau sur deux singes, capables d’effectuer avec précision 26 frappes en 30 secondes. Grâce à l’algorithme de correction, le curseur de contrôle cérébral était d’environ 90% plus rapide et plus précis que celle d’un singe tapant sur des cibles avec un doigt. Les résultats de l’étude menée sur l’animal étaient tellement prometteurs que la Food and Drug Administration a autorisé l’équipe de Shenoy d’avancer dans ses recherches et de tester leur nouvelle approche sur des personnes atteintes de blessures à la moelle épinière.

« Il s’agit fondamentalement d’une nouvelle approche qui peut être affinée et optimisée, afin de donner aux prothèses contrôlés par le cerveau plus de performance et donc une plus grande viabilité clinique a déclaré Shenoy.

Source: Shenoy KV, Kao JC, Nuyujukian P, Ryu SI, Churchland MM, and Cunningham JP. Single-trial dynamics of motor cortex and their applications to brain-machine interfaces.Nature Communications. 2015.

Un clavier virtuel contrôlé par le cerveau peut aider les personnes dans des conditions de paralysie ou ayant des problèmes neurologiques de communiquer. Photo prêtée gracieusement par Shutterstock

Traduction : Jan

Source : Medical Daily