Les singes utilisent leur cerveau pour conduire des fauteuils roulants


Les singes utilisent leur cerveau pour conduire des fauteuils roulants

Une interface cerveau-machine a permis aux singes de naviguer dans une fauteuil roulant robotique en utilisant uniquement leurs pensées. L'interface est décrite dans le journal en ligne Rapports scientifiques .

Les scientifiques ont enregistré une activité cérébrale alors que les singes ont appris à diriger les fauteuils roulants en pensant.

Crédit d'image: Miguel Nicolelis / Duke Centre for Neuroengineering

Une paralysie grave résultant d'une lésion de la moelle épinière ou des conditions telles que la paralysie cérébrale ou un accident vasculaire cérébral peut laisser certaines personnes incapables de cligner des yeux. Des progrès incroyables dans la technologie d'assistance ont permis aux individus qui auraient été empêchés par leur condition de vivre une vie pleine.

Le célèbre scientifique Stephen Hawking est un excellent exemple. Hawking, qui a une maladie des neurones moteurs, se communique en utilisant le mouvement dans sa joue. Un commutateur infrarouge, monté sur ses lunettes, détecte le mouvement et lui permet d'interagir avec son ordinateur. Cela lui permet non seulement de parler, mais aussi de participer à de multiples activités.

Les scientifiques ont déjà développé des fauteuils roulants qui peuvent être contrôlés avec un dispositif non invasif tel qu'un électroencéphalogramme (EEG). L'EEG surveille l'activité dans le cerveau à travers des électrodes sur le cuir chevelu qui sont connectées à un ordinateur.

Dans le but de favoriser les personnes les plus gravement touchées, les chercheurs expérimentent depuis 2012 des implants intracrâniens, dans l'espoir que ceux-ci pourraient offrir un meilleur contrôle.

Cartographie du mouvement par l'activité du cerveau

Les chercheurs ont d'abord implanté des centaines de microfilaments capillaires dans les régions prémotor et somatosensorielles du cerveau de deux singes macaque rhésus.

Ils ont alors formé les singes en parcourant passivement la chaise vers leur but, dans ce cas, un bol de raisin.

En enregistrant l'activité électrique à grande échelle du cerveau des primates, l'équipe a pu créer un système informatique qui pourrait traduire les signaux cérébraux en commandes de moteurs numériques. Cela a permis de contrôler les mouvements du fauteuil roulant en pensant.

L'interface cerveau-machine utilise des signaux provenant de centaines de neurones enregistrés simultanément dans deux régions du cerveau impliquées dans le mouvement et la sensation. Comme les animaux pensent à se déplacer vers leur but, les ordinateurs traduisent leur activité cérébrale en opération en temps réel du fauteuil roulant.

Avec le temps et avec la pratique, les singes ont appris à contrôler le fauteuil roulant en pensant, et ils ont pu naviguer avec une plus grande vitesse et efficacité vis-à-vis des raisins.

Les chercheurs ont pu identifier les signaux cérébrales qui correspondaient aux mouvements de translation et de rotation. Ils ont également noté à partir des signes cérébraux des singes qu'ils considéraient combien ils devaient parcourir pour atteindre le bol de raisin.

L'auteur principal, le Dr Miguel Nicolelis, PhD, co-directeur du Duke Centre for Neuroengineering, déclare:

Ce n'était pas un signal qui était présent au début de la formation, mais quelque chose qui a émergé comme un effet des singes devenant compétent dans cette tâche. C'était une surprise. Cela démontre l'énorme souplesse du cerveau pour assimiler un dispositif, en l'occurrence un fauteuil roulant, et les relations spatiales de ce dispositif avec le monde environnant ".

Les essais ont mesuré l'activité de près de 300 neurones dans chaque singe.

Dans des études antérieures, le laboratoire de Nicolelis a enregistré une activité dans jusqu'à 2 000 neurones en utilisant la même technique.

Ensuite, les chercheurs espèrent qu'en enregistrant un nombre croissant de signaux neuronaux, ils pourront améliorer la précision et la fidélité de la technique. Après cela, ils espèrent rechercher des essais pour un dispositif implanté chez l'homme.

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