Les interfaces cerveau-machine offrent de l'espoir pour les lésions cérébrales et la vision
Un domaine émergent, il décrit les efforts visant à utiliser ce qui est connu sur la façon dont le cerveau traite et conditionne les informations afin de développer des machines ou des appareils qui aident les gens à retrouver leur fonction après une blessure ou une maladie.
Réfléchissez: votre cerveau seul peut contrôler le curseur d'un ordinateur.
Ce n’est pas aussi science-fiction qu’il y paraît. Lors de Neuroscience 2010 à San Diego cette semaine, lors de la réunion annuelle de la Society for Neuroscience, des chercheurs ont expliqué comment les interfaces cerveau-machine permettent le contrôle cérébral des curseurs, accélèrent la récupération du contrôle de la main chez les patients victimes d'un AVC et offrent l'espoir de restaurer la vue. après une lésion rétinienne.
En seulement 6 minutes, les participants à une étude ont appris à déplacer un curseur d'écran avec leurs pensées seules, a déclaré Anna Rose Childress, Ph.D., chercheuse à la faculté de médecine de l'Université de Pennsylvanie.
Voici comment: Les participants se trouvaient à l'intérieur d'un scanner IRM fonctionnel, qui enregistre le flux sanguin dans les régions du cerveau actives. D'autres recherches ont suggéré que lorsque les gens reçoivent des commentaires sur ces signaux cérébraux, ils peuvent en prendre le contrôle.
Pendant que les participants étaient allongés dans le scanner, les ordinateurs ont appris à détecter deux schémas cérébraux présentés par les volontaires. Dans l'un, les participants ont été invités à penser à frapper une balle de tennis et dans l'autre à imaginer se déplacer d'une pièce à l'autre.
Ensuite, ils ont répété les schémas de pensée et déplacé un curseur d'écran lié à leur activité cérébrale.
"Chaque pensée est liée à l'activité dans une partie spécifique du cerveau", a déclaré Childress. La balle de tennis représentait une activité répétitive des bras et le déplacement d'une pièce à l'autre représentait la navigation spatiale.
Les 14 sujets, après la courte formation, ont pu déplacer le curseur avec leurs pensées.
Dans d'autres recherches, une combinaison de stimulation cérébrale et de physiothérapie a accéléré la récupération du contrôle de la main chez les patients victimes d'un AVC, a déclaré Satoko Koganemaru, M.D., Ph.D., chercheur à l'Université de Kyoto au Japon.
«L'AVC entraîne une tension musculaire anormalement accrue et une faiblesse musculaire», dit-elle.
Elle a administré une stimulation magnétique transcrânienne, une technique non invasive parfois utilisée pour traiter la dépression, à 9 patients victimes d'un AVC. Il a été appliqué sur le côté du cerveau endommagé par l'AVC, dans la zone liée au contrôle moteur.
Les patients pratiquaient également une «pratique motrice», contractant et relâchant les muscles de leurs doigts et de leurs poignets.
La thérapie combinée s'est poursuivie deux fois par semaine pendant 6 semaines.
Koganemaru a montré une vidéo d'un patient. «Nous avons découvert que le patient pouvait bouger le poignet et la main dans une gamme plus large», dit-elle. Le patient avait également une adhérence plus forte, a-t-elle déclaré.
Trois mois plus tard, les améliorations ont été maintenues. Pourquoi? "Grâce à la pratique et à la stimulation cérébrale, le cerveau s'adapte", a déclaré Koganemaru, "permettant un meilleur contrôle du muscle."
Pour les personnes atteintes d'une maladie dégénérative de la rétine, une nouvelle rétine artificielle semble pouvoir restaurer une vision plus normale que les prothèses rétiniennes existantes, a déclaré Sheila Nirenberg, Ph.D., chercheuse au Weill Cornell Medical College à New York.
«Rien de proche de la vision normale n'a été possible», dit-elle. D'autres dispositifs se sont concentrés sur l'augmentation du nombre de cellules qui sont réactivées dans la rétine endommagée, a-t-elle déclaré. Le nouvel appareil va au-delà de cela. «Nous avons développé une prothèse rétinienne qui intègre le code neuronal de la rétine.»
Nirenberg a déclaré qu'il ne suffisait pas de simplement stimuler les cellules, il était crucial de les stimuler avec le bon code - le code que la rétine envoie au cerveau qui convertit les images en signaux que le cerveau peut comprendre.
Dans le nouvel appareil, un encodeur prend l'image et la convertit en un code utilisé par les cellules ganglionnaires, qui reçoivent les informations visuelles de l'extérieur. Ensuite, un transducteur fait «feu» les cellules ganglionnaires selon le code. Le résultat est une image plus naturelle, pas seulement la perception des taches et des bords.
Le nouvel appareil a reconstruit des visages, des paysages et même du papier journal, a déclaré Nirenberg.
«Cela fait passer les performances du système à des niveaux presque normaux», a-t-elle déclaré. Le système n'a été testé que sur des animaux jusqu'à présent, mais Nirenberg prévoit bientôt des études sur l'homme.
Source: Society for Neuroscience
