Neuroprosthetics: récupérer des blessures en utilisant la puissance de votre esprit


Neuroprosthetics: récupérer des blessures en utilisant la puissance de votre esprit

En utilisant des électrodes, un ordinateur et le pouvoir de la pensée, les dispositifs neuroprostéfices peuvent aider les patients souffrant de difficultés sensorielles ou mécaniques à se déplacer, à ressentir, à entendre et à voir.

Neuroprosthetics, également connu sous le nom d'interfaces cerveau-ordinateur, sont des dispositifs qui aident les personnes souffrant de déficiences motrices ou sensorielles à retrouver le contrôle de leurs sens et de leurs mouvements en créant une connexion entre le cerveau et un ordinateur. En d'autres termes, cette technologie permet aux gens de se déplacer, d'entendre, de voir et de toucher en utilisant le pouvoir de la pensée seule. Comment fonctionnent les neuroprosthetics? Nous examinons cinq avancées majeures dans ce domaine pour voir jusqu'à quel point nous sommes venus - et combien nous pouvons aller - en utilisant simplement le pouvoir de nos esprits.

Chaque année, des centaines de milliers de personnes dans le monde perdent le contrôle de leurs membres à la suite d'une blessure à leur moelle épinière. Aux États-Unis, jusqu'à 347 000 personnes vivent avec une lésion de la moelle épinière (SCI), et près de la moitié de ces personnes ne peuvent pas bouger du cou vers le bas.

Pour ces personnes, les dispositifs neuroprostéques peuvent offrir un espoir très nécessaire.

Les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) impliquent généralement des électrodes - placées sur le crâne humain, sur la surface du cerveau ou dans le tissu du cerveau - qui surveillent et mesurent l'activité cérébrale qui se produit lorsque le cerveau pense "une pensée. Le motif de cette activité cérébrale est alors «traduit» en un code, ou un algorithme, «alimenté» dans un ordinateur. L'ordinateur, en retour, transforme le code en commandes qui produisent des mouvements.

Neuroprosthetics ne sont pas seulement utiles pour les personnes qui ne peuvent pas bouger les bras et les jambes; Ils aident également ceux qui souffrent de troubles sensoriels. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) estime qu'environ 360 millions de personnes dans le monde ont une forme invalidante de perte d'audition, alors que 39 millions d'autres personnes sont aveugles.

Pour certaines de ces personnes, les neuroprosthetics tels que les implants cochléaires et les yeux bioniques leur ont rendu leurs sens et, dans certains cas, ils leur ont permis d'entendre ou de voir pour la première fois.

Ici, nous examinons cinq des développements les plus importants dans la technologie neuroprothétique, en regardant comment ils fonctionnent, pourquoi ils sont utiles et comment certains d'entre eux se développeront à l'avenir.

Implant d'oreille

Probablement le dispositif neuroprostéque «le plus ancien» là-bas, les implants cochléaires (ou les implants d'oreille) ont été autour pendant quelques décennies et sont l'épithète de neuroprosthetics réussie.

La Food and Drug Administration des États-Unis (FDA) a approuvé les implants cochléaires dès 1980 et, d'ici 2012, près de 60 000 individus américains avaient eu l'implant. Dans le monde entier, plus de 320 000 personnes ont été implantées.

Un implant cochléaire fonctionne en contournant les parties endommagées de l'oreille et en stimulant le nerf auditif avec les signaux obtenus à l'aide d'électrodes. Les signaux transmis par le nerf auditif au cerveau sont perçus comme des sons, bien que l'audition à travers un implant d'oreille soit tout à fait différente de l'audition régulière.

Bien que les implants cochléaires imparfaits permettent aux utilisateurs de distinguer la parole en personne ou par téléphone, les médias abondent avec des récits émotionnels de personnes capables de s'entendre pour la première fois en utilisant ce dispositif neuroprothétistique sensoriel.

Ici, vous pouvez regarder une vidéo d'une femme de 29 ans qui s'entend pour la première fois en utilisant un implant cochléaire:

Implant oculaire

La première rétine artificielle - appelée Argus II - est faite entièrement à partir d'électrodes implantées dans l'œil et a été approuvée par la FDA en février 2013. De la même manière que l'implant cochléaire, cette neuroprothèse contourne la partie endommagée de la rétine et transmet Signaux capturés par une caméra attenante au cerveau.

Cela se fait en transformant les images en pixels clairs et noirs qui se transforment en signaux électriques. Les signaux électriques sont ensuite envoyés aux électrodes, qui, à leur tour, envoient le signal au nerf optique du cerveau.

Bien que Argus II ne rétablisse pas complètement la vision, elle permet aux patients atteints de rétinite pigmentaire - un état qui endommage les photorécepteurs de l'oeil - pour distinguer les contours et les formes, ce qui, selon de nombreux patients, fait une différence significative dans leur vie.

La rétinite pigmentaire est une maladie neurodégénérative qui affecte environ 100 000 personnes aux États-Unis. Depuis son approbation, plus de 200 patients atteints de rétinite pigmentaire ont eu l'implant Argus II et la société qui l'a conçue travaille actuellement pour rendre possible la détection des couleurs et améliorer La résolution de l'appareil.

Neuroprosthetics pour personnes atteintes de SCI

Près de 350 000 personnes aux États-Unis sont estimées à vivre avec SCI, et 45% de ceux qui ont eu un SCI depuis 2010 sont considérés comme tétraplégiques, c'est-à-dire paralysés du cou vers le bas.

À Medical-Diag.com , Nous avons récemment signalé une expérience révolutionnaire d'un patient qui a permis à un homme avec une quadriplegie de se déplacer en utilisant le pouvoir de ses pensées.

Bill Kochevar avait des électrodes circonscrites dans son cerveau. Après avoir formé le BCI pour «apprendre» l'activité du cerveau qui correspondait aux mouvements qu'il a pensés, cette activité a été transformée en impulsions électriques qui ont ensuite été transmises aux électrodes dans son cerveau.

De la même façon que les implants cochléaires et visuels contournent la zone endommagée, cette zone BCI évite également le «court-circuit» entre le cerveau et les muscles du patient créés par SCI.

Avec l'aide de cette neuroprostéficience, le patient a réussi à boire et à se nourrir. "C'était incroyable", dit Kochevar, "parce que j'ai pensé à déplacer mon bras et ça l'a fait". Kochevar a été le premier patient au monde à tester le dispositif neuroprothétique, qui n'est actuellement disponible qu'à des fins de recherche.

Vous pouvez en savoir plus sur cette neuroprosthetic à partir de la vidéo ci-dessous:

Cependant, ce n'est pas là où les neuroprosthetics SCI s'arrêtent. Le Courtine Lab - qui est dirigé par le neurologiste Gregoire Courtine à Lausanne, en Suisse - travaille sans relâche pour aider les blessés à reprendre le contrôle de leurs jambes. Leurs efforts de recherche avec des rats ont permis aux rongeurs paralysés de marcher, obtenus en utilisant des signaux électriques et en stimulant les nerfs dans la moelle épinière.

"Nous croyons que cette technologie pourrait améliorer un jour la qualité de vie des personnes confrontées à des troubles neurologiques", explique Silvestro Micera, co-auteur de l'expérience et neuro-ingénieur chez Courtine Labs.

Récemment, le professeur Courtine a également dirigé une équipe internationale de chercheurs pour créer avec succès le mouvement volontaire des jambes chez les singes Rhésus. C'était la première fois qu'une neuroprostétique était utilisée pour permettre la marche dans les primates non humains.

Cependant, «il faudra plusieurs années avant que toutes les composantes de cette intervention puissent être testées chez des personnes», a déclaré le professeur Courtine.

Un bras qui sent

Silvestro Micera a également mené d'autres projets sur les neuroprosthetics, parmi lesquels le bras "sent". En 2014, Medical-Diag.com Rapporté sur la première main artificielle qui a été améliorée avec des capteurs.

Les chercheurs ont mesuré la tension dans les tendons de la main artificielle qui contrôle les mouvements de saisie et l'a transformé en courant électrique. À son tour, en utilisant un algorithme, cela a été traduit par des impulsions qui ont ensuite été envoyées aux nerfs du bras, ce qui a donné un sens du toucher.

Depuis lors, le bras prothétique qui «sent» a été encore amélioré. Des chercheurs de l'Université de Pittsburgh et du Centre médical de l'Université de Pittsburgh, tous deux en Pennsylvanie, ont testé le BCI sur un seul patient avec une quadriplegie: Nathan Copeland.

Les scientifiques ont implanté une gaine de microélectrodes sous la surface du cerveau de Copeland - à savoir, dans son cortex somatosensoriel primaire - et les ont reliées à un bras prothétique équipé de capteurs. Cela a permis au patient de ressentir des sensations de contact, ce qui lui semblait, comme si elles appartenaient à sa main paralysée.

Tandis que les yeux bandés, Copeland a pu identifier quel doigt sur son bras prothétique était touché. Les sensations qu'il a perçues variaient d'intensité et se sentaient comme des pressions différentes.

Neuroprosthetics pour les neurones?

Nous avons vu que les prothèses contrôlées par le cerveau peuvent restaurer le sens du toucher, de l'ouïe, de la vue et des mouvements des patients, mais pourrions-nous construire des prothèses pour le cerveau lui-même?

Des chercheurs de l'Université nationale australienne (ANU) à Canberra ont réussi à cultiver artificiellement des cellules du cerveau et à créer des circuits fonctionnels du cerveau, ouvrant la voie aux neuroprosthetics pour le cerveau.

En appliquant la géométrie des nanofilms à une plaquette semi-conductrice, le docteur Vini Gautam, de la Faculté de recherche de l'ANU, a mis au point un échafaudage qui permet aux cellules du cerveau de se développer et de se connecter de façon synaptique.

Le chef du groupe de projet, le Dr Vincent Daria, de l'École de recherche médicale de John Curtin en Australie, explique le succès de leur recherche:

Nous avons pu établir des liens prédictifs entre les neurones et les avons démontrés fonctionnels, les neurones se déclenchant de manière synchrone. Ce travail pourrait ouvrir un nouveau modèle de recherche qui établit un lien plus étroit entre la nanotechnologie des matériaux et les neurosciences ".

Neuroprosthetics pour le cerveau pourrait un jour aider les patients qui ont eu un accident vasculaire cérébral ou qui vivent avec des maladies neurodégénératives pour se retrouver neurologiquement.

Chaque année, aux États-Unis, près de 800 000 personnes ont eu un accident vasculaire cérébral et plus de 130 000 personnes en décèdent. Les maladies neurodégénératives sont également répandues, avec 5 millions d'adultes américains estimés vivre avec la maladie d'Alzheimer, 1 million pour la maladie de Parkinson et 400 000 pour faire l'objet d'une sclérose en plaques.

Découvrez le plus récent effort de Facebook: le développement des BCI.

A robot that runs and swims like a salamander | Auke Ijspeert (Médical Et Professionnel Video 2021).

Section Des Questions Sur La Médecine: Pratique médicale