Une lésion de la moelle épinière, un AVC ou encore des troubles neuromusculaires qui entraînent une rupture dans la signalisation du cortex moteur peuvent entrainer une paralysie. Mais des neuroprothèses pourront bientôt permettre aux patients paralysés ou amputés, de contrôler » avec finesse » le mouvement d’un membre robotisé connecté ou séparé de leur propre membre. Si de précédentes recherches ont déjà apporté la preuve du concept, cette nouvelle prouesse, réalisée par une équipe de Caltech et présentée dans la revue Science, identifie une population spécifique de neurones qui contrôle l’intention motrice plutôt que la décision, permettant ainsi la production de mouvements plus humains, plus naturels et plus fluides.
Décoder l’intention, pas la décision : L’étude confirme tout d’abord la capacité d’une population spécifique de neurones dans le cortex pariétal postérieur qui régule la planification cognitive de l’action, peut être utilisée pour contrôler des périphériques externes dans le cadre d’une interface cerveau-machine car elle représente une source exploitable de signaux cognitifs de commande pour des prothèses neuronales. Les chercheurs ont commencé par enregistrer l’activité neuronale de cette population de neurones avec des microélectrodes implantées dans le cortex d’un sujet tétraplégique. Ils montrent la faisabilité de décoder à partir de ces populations de neurones, toutes les intentions motrices du patient dont les objectifs envisagés et les trajectoires prévues, jusqu’à la décision motrice.
En pratique, dans cet essai clinique, l’équipe de Caltech et de l’Université de Californie du Sud (Los Angeles) est parvenue à implanter avec succès ce dispositif chez un patient atteint de quadriplégie, lui donnant la possibilité de serrer la main et même de jouer à « caillou, papier, ciseaux » via un bras robotisé séparé. » Lorsque vous déplacez votre bras « , explique l’auteur principal, Richard Andersen, professeur de Neuroscience, » vous ne pensez pas aux muscles que vous allez devoir activer et aux détails du mouvement, vous pensez à l’objectif du mouvement. C’est donc l’intention qu’il s’agit de décoder en demandant au sujet d’imaginer le mouvement dans son ensemble, plutôt que de le décomposer « .
Concrètement, le processus qui mène à l’action de serrer la main commence par un signal visuel de reconnaissance traité dans les zones visuelles inférieures du cortex cérébral. Le signal se déplace jusqu’au cortex pariétal postérieur où l’intention de serrer la main est formée puis transmise au cortex moteur, par la moelle épinière, donnant lieu à l’exécution du mouvement.
La technique : Lors des précédentes expériences, les neuroprothèses munies de minuscules électrodes détectaient ces signaux de mouvement vers le cortex moteur. Ces signaux enregistrés étaient ensuite décodés par ordinateur en une instruction pour le dispositif robotique. Cependant, ces signaux trop détaillés et spécifiques donnaient lieu à des mouvements très saccadés.
Ici, l’équipe de Caltech utilise les signaux » de l’intention « , à partir d’une zone différente du cerveau, plus en amont dans la voie du mouvement, pour contrôler la prothèse. Du coup, ils obtiennent un mouvement » plus intuitif « . Au total, 2 réseaux de 96 électrodes ont été implantés dans la zone du cortex pariétal postérieur pour actionner le bras robotique et obtenir un mouvement intuitif.
Source: Communiqué Caltech Controlling a Robotic Arm with a Patient’s Intentions et Science 22 May 2015 DOI: 10.1126/science.aaa5417 Decoding Motor Imagery from the Posterior Parietal Cortex of a Tetraplegic Human
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