Les machines contrôlées par la pensée ont fait l’objet d’intenses recherches au cours des dernières années, en mettant l’accent sur l’amélioration de la vie des personnes handicapées. A ce moment fascinant entre les neurosciences et la robotique, nous avons vu des interfaces expérimentales cerveau-machine (BMI : brain-machine interface) utilisées pour faire voler des drones, contrôler des robots de téléprésence et même changer de chaîne sur un téléviseur. Aujourd’hui, des scientifiques de l’Université Duke ont développé un système similaire qui permet à des singes de conduire un fauteuil roulant en n’utilisant rien d’autre que des ondes cérébrales.
Certains groupes de recherche ont eu du succès avec les BMIs en utilisant des capsules d’électroencéphalogramme (EEG), qui sont des casques non invasifs équipés d’électrodes qui détectent les ondes cérébrales à travers le cuir chevelu et les traduisent en commandes de contrôle. Mais pour les scientifiques de Duke, cette approche a ses limites.
«Chez certaines personnes gravement handicapées, même le clignotement des yeux n’est pas possible, » assure Miguel Nicolelis, auteur principal du document de recherche. «Pour elles, utiliser un fauteuil roulant ou un dispositif commandé par des mesures non invasives comme un EEG, peut ne pas être suffisant. Nous montrons clairement que si vous avez des implants intracrâniens, vous obtenez un meilleur contrôle d’un fauteuil roulant qu’avec les dispositifs non invasifs. »
Ces implants auxquels fait référence Miguel Nicolelis sont des centaines, et se composent de microfilaments fins comme un cheveu implantés dans les régions du cortex prémoteur et du cortex somatosensoriel de deux cerveaux de singe. Mais il n’a pas été une question de simplement les alimenter et de regarder les animaux se promener sans effort autour du laboratoire.
À partir de 2012, les scientifiques ont entrainé les animaux à faire avancer un fauteuil roulant vers un bol de raisins et enregistrer leur activité électrique du cerveau. Au cours de cette phase, ils ont programmé, les scientifiques ont programmé un système informatique qui a traduit ces signaux du cerveau en commandes de moteur numérique qui ont contrôlées les mouvements de la chaise roulante. A mesure que les singes apprenaient à contrôler la chaise roulante juste par la pensée, ils sont devenus plus rapides et plus efficace pour se diriger vers les raisins au fil du temps.
L’équipe a également commencé à observer les signaux du cerveau indiquant que les singes envisageaient la distance du fauteuil roulant au bol de raisins, quelque chose à laquelle ils ne s’attendaient pas.
« 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», précise Miguel Nicolelis. «Ce fut une surprise. Cela démontre une grande flexibilité du cerveau à assimiler un dispositif, dans ce cas, un fauteuil roulant, et les relations spatiales de ce dispositif au monde qui l’entoure. »
Dans cet essai particulier, les scientifiques ont mesuré l’activité de près de 300 neurones chez les deux singes, mais ils disent que la technologie a déjà permis l’enregistrement jusqu’à 2000. Ils travaillent maintenant à enregistrer des signaux plus neuronaux pour atteindre une meilleure précision avec les singes, en vue de progresser vers des essais chez l’homme.
http://www.nature.com/articles/srep22170
