Une femme paralysée contrôle un bras par la pensée

Cette prouesse a été réalisée au Centre Médical de l’Université de Pittsburgh (UPMC) par une patiente britannique de 52 ans atteinte d’une maladie dégénérative touchant la colonne vertébrale. L’équipe de chercheurs se réjouit du niveau de dextérité atteint par cette femme tétraplégique.

Jan Scheuermann a perdu l’usage de ses membres depuis plus de 13 ans des suites d’une maladie dégénérative qui a endommagé sa moelle épinière, centre du système nerveux. Les chercheurs ont voulu tester une prothèse robotisée contrôlée par un nouveau type de programme traduisant l’activité cérébrale du patient.

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Jan a donc subi une opération de 4 heures pendant laquelle on lui a implanté près de 200 microélectrodes sur deux petites grilles mesurant 4 mm, tout près des neurones qui contrôlent les mouvements de la main et du bras au niveau du cortex moteur du cerveau. Les électrodes implantées dépassaient d’à peine 1,5 mm. Elles ont été ensuite reliées à un ordinateur et au bras robotisé via des connecteurs placés en surface de son crâne.

Puis Jan est passée par des séances d’entraînement pour tenter de prendre le contrôle de son bras robotisé. Pour ce faire, les médecins ont d’abord demandé à Jan de regarder la prothèse robotisée effectuer des mouvements et d’imaginer son propre bras en train de les faire. Cette phase a permis aux chercheurs d’enregistrer les signaux électriques du cerveau de Jan et de faire correspondre chaque impulsion électrique à un mouvement à faire effectuer au bras robotisé.

Au début de ces séances, le bras robotisé était programmé pour assister Jan dans ses mouvements et rectifier ses petites erreurs quand il le fallait. Mais très rapidement, la patiente a pris le contrôle du bras sans avoir besoin d’aide. Après seulement trois mois d’exercice, elle exécutait des tâches 30 secondes plus vite qu’au début des essais et avec 91,6 % de réussite.

La plupart des prothèses contrôlées par la pensée s’appuient sur des algorithmes complexes allant puiser dans une base de données des connexions électriques entre le cerveau et l’ordinateur. En revanche, dans le cas de l’algorithme des chercheurs de l’UPMC, les mouvements du bras robotisé se font à partir de calculs basés sur un modèle qui imite la façon dont le cerveau humain contrôle un membre du corps.

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Avec sept degrés de liberté, Jan parvient maintenant à faire à « son » bras des mouvements relativement fluides et précis. Les chercheurs espèrent pouvoir lui faire ressentir des sensations à travers le bras. Jan pourrait ainsi ressentir la texture ou la température des objets que le bras manipule. Pour y arriver, ils vont placer des capteurs sur les doigts de la main robotisée qui enverront des informations vers les régions sensorielles du cerveau.

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Un autre axe de recherche futur consistera à développer un système sans fil, afin que le patient n’ait pas besoin d’être physiquement connecté à l’ordinateur qui commande le bras robotique.

Gageons que l’équipe de chercheurs réussira cette nouvelle prouesse tellement elle a fait des progrès depuis un an. En effet, souvenez-vous de cette vidéo où l’on voyait leur patient Tim Hemmes commander une prothèse robotisée par la pensée. On s’aperçoit qu’entre Tim et Jan la recherche a bien avancé.

Le plus beau dans cette histoire, c’est que la DARPA, qui généralement est associée à des projets militaires, finance ce projet et a permis à Jan de remanger du chocolat !

Lien vers le communiqué de presse


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