Les interfaces cerveau-machine faisaient autrefois partie de la science-fiction. Mais la technologie, qui permet la communication directe entre le cerveau d'une personne ou d'un animal et un dispositif externe ou un autre cerveau, a parcouru un long chemin au cours de la dernière décennie.
Les scientifiques ont développé des interfaces qui permettent aux personnes paralysées de taper des lettres sur un écran, de laisser une personne bouger la main d’une autre avec ses pensées et même de permettre à deux rats d’échanger leurs pensées - dans ce cas, la connaissance de la résolution d’un problème particulier. tâche — quand ils sont situés dans des laboratoires des milliers de miles de distance.
Maintenant, une équipe dirigée par Miguel Nicolelis de l'Université de Duke (le scientifique derrière le système d'échange d'idées du rat, entre autres interfaces cerveau-machine) a créé une nouvelle configuration qui permet aux singes de contrôler deux bras virtuels simplement en pensant bouger leurs vrais bras. . Ils espèrent que la technologie, révélée dans un article publié aujourd'hui dans Science Translational Medicine, pourrait un jour mener à des interfaces similaires permettant aux humains paralysés de faire bouger leurs bras et leurs jambes de façon robotique.
Auparavant, l’équipe de Nicolelis et d’autres avaient créé des interfaces permettant aux singes et aux humains de déplacer un seul bras de la même manière, mais c’est la première technologie qui permet à un animal de déplacer plusieurs membres simultanément. "Les mouvements bimanuels dans nos activités quotidiennes - de la frappe au clavier à l'ouverture d'une boîte de conserve - sont d'une importance cruciale", a déclaré Nicolelis dans un communiqué de presse. "Les futures interfaces cerveau-machine visant à rétablir la mobilité chez l'homme devront intégrer plusieurs membres afin de bénéficier grandement aux patients gravement paralysés."
À l'instar des interfaces précédentes du groupe, la nouvelle technologie repose sur des électrodes ultrafines chirurgicalement intégrées au cortex cérébral du cerveau des singes, une région du cerveau qui contrôle les mouvements volontaires, entre autres fonctions. Mais contrairement à de nombreuses autres interfaces cerveau-machine, qui utilisent des électrodes qui surveillent l'activité cérébrale dans seulement quelques neurones, l'équipe de Nicolelis a enregistré une activité dans près de 500 cellules cérébrales réparties sur toute une gamme de zones du cortex chez les deux singes rhésus qui ont été testés. cette étude.
Ensuite, au cours de quelques semaines, ils ont placé à plusieurs reprises les singes devant un moniteur, où ils ont vu une paire de bras virtuels du point de vue de la première personne. Initialement, ils contrôlaient chacun des bras avec des manettes de jeu et effectuaient une tâche dans laquelle ils devaient bouger les bras pour couvrir des formes en mouvement afin de recevoir une récompense (un goût de jus).
Pendant que cela se produisait, les électrodes enregistraient l'activité cérébrale des singes en corrélation avec les divers mouvements des bras, et des algorithmes les analysaient pour déterminer quels modèles particuliers d'activation des neurones étaient liés à quels types de mouvements des bras - gauche ou droit, avant ou arrière. .
Finalement, une fois que l'algorithme a pu prédire avec précision le mouvement des bras du singe sur la base des schémas cérébraux, la configuration a été modifiée de sorte que les manettes ne contrôlent plus les bras virtuels: les pensées des singes, enregistrées par les électrodes, étaient alors sous contrôle. Du point de vue des singes, rien n'avait changé, les joysticks étaient toujours placés devant eux et le contrôle reposait sur des schémas cérébraux (imaginant plus précisément leurs propres bras en mouvement) qu'ils produisaient de toute façon.
Au bout de deux semaines, cependant, les deux singes réalisèrent qu'ils n'avaient pas besoin de bouger réellement leurs mains ni de manipuler les manettes de jeu pour déplacer les bras virtuels - il leur suffisait de penser à le faire. Au fil du temps, ils maîtrisaient de mieux en mieux les bras virtuels via cette interface machine-cerveau et finissaient par le faire aussi efficacement qu'ils avaient actionné les manettes de commande.
Les avancées futures dans ce type d'interface pourraient s'avérer extrêmement utiles pour les personnes qui ont perdu le contrôle de leurs membres en raison d'une paralysie ou d'autres causes. Alors que les membres bioniques de haute technologie continuent à se développer, ces types d'interfaces pourraient éventuellement être utilisés quotidiennement. Une personne souffrant d'une lésion de la colonne vertébrale, par exemple, pourrait apprendre à bien imaginer déplacer deux bras de manière à ce qu'un algorithme puisse interpréter ses schémas cérébraux afin de déplacer deux bras robotisés de la manière souhaitée.
Mais les interfaces cerveau-machine pourraient également un jour servir également une population beaucoup plus large: utilisateurs de smartphones, ordinateurs et autres technologies grand public. Déjà, les entreprises ont développé des casques qui surveillent vos ondes cérébrales afin que vous puissiez déplacer un personnage dans un jeu vidéo simplement en y réfléchissant, en utilisant essentiellement votre cerveau comme manette de jeu. Finalement, certains ingénieurs pensent que les interfaces cerveau-machine pourraient nous permettre de manipuler des tablettes et de contrôler des technologies portables telles que Google Glass sans dire un mot ou toucher un écran.
