Des neuroprothèses pour restaurer le mouvement

 

Paralysés : bientôt des neuroprothèses pour restaurer le mouvement


C’est une petite vidéo qui, en 2012, a fait le tour du monde. On y voyait une femme paralysée commander par la pensée (et grâce à des électrodes implantées dans son cerveau) un bras robotisé. L’appareil saisissait une bouteille munie d’une paille et lui apportait le tout au niveau de sa bouche. C’était la première fois en seize ans qu’elle pouvait boire seule. Quelques années plus tôt, grâce au même type d’interface cerveau-machine, un tétraplégique avait pu déplacer avec précision un curseur sur un écran d’ordinateur.

On peut espérer qu’à terme, les recherches sur ces interfaces puissent restituer une certaine autonomie aux personnes paralysées. Mais, ainsi que le suggère une étude publiée ce mardi 18 février dans Nature Communications, l’évolution suivante est peut-être déjà en route, qui consistera à se passer des appendices robotisés et à restaurer le mouvement chez ceux qui l’ont perdu suite à une lésion de la moelle épinière. La solution ne passera donc plus par une interface cerveau-machine mais par une interface cerveau-muscles ou cerveau-moelle épinière (en dessous de la lésion). L’idée consiste en quelque sorte à rétablir le circuit initial en se servant de ce qu’on appelle des neuroprothèses. Il s’agit d’un système grâce auquel les ordres sont enregistrés dans les neurones du cerveau, décodés, interprétés et transmis aux muscles. En 2012, une expérience a ainsi permis de restaurer la préhension chez des singes rhésus.

La grande difficulté de cette technique tient au fait que, même si l’on ne s’en aperçoit pas, la plupart des gestes courants mettent en jeu plusieurs muscles. Pour évoluer en trois dimensions, c’est une combinaison complexe de contractions musculaires qu’il faut ainsi réaliser et coordonner tandis que, pour diriger un robot, il « suffit » d’actionner trois leviers : haut-bas, avant-arrière et droite-gauche. Par le passé, les travaux avec les neuroprothèses ont commencé modestement, en une dimension. Il s’agissait d’enregistrer l’activité neuronale émanant du cortex moteur lors d’un geste, toujours le même, et de « rejouer » la commande aux muscles pour obtenir le bon mouvement. Evidemment, cette approche restait limitée à un seul geste et dans une seule dimension de l’espace.

Les auteurs de l’article de Nature Communications ont voulu passer un palier de plus, à l’aide d’un concept différent. Au lieu de penser décomposition du mouvement et trajectoire, ils se sont concentrés sur la cible du geste, l’endroit que le membre doit atteindre. Pour tester leur concept, ils ont conçu un protocole original basé sur une paralysie virtuelle et testé sur deux singes rhésus. Dans un premier temps, ces deux macaques équipés d’électrodes dans le cerveau ont été placés devant un écran avec une manette de jeu. Leur mission : guider un curseur jusque dans une petite cible circulaire qui pouvait être placée à deux endroits différents de l’écran. En cas de succès, les singes obtenaient une récompense sous forme de jus de fruits. Ces sessions d’entraînement ont servi à décoder et à comprendre les signaux enregistrés dans le cortex pré-moteur, une région du cerveau où les mouvements sont planifiés et organisés. Cette phase servait donc à l’apprentissage de l’interface.

Puis l’expérience proprement dite a commencé (voir le schéma ci-contre). Les macaques ont alternativement joué le rôle du « maître » et celui de l' »avatar », une version expérimentale de La Tête et les jambes. Le « maître » était responsable, via son cerveau, du contrôle du mouvement… mais n’avait plus de manette pour diriger le curseur. L' »avatar », sous sédation, fournissait son corps pour effectuer ledit mouvement : c’est lui qui, bien qu’endormi, tenait la manette. On pouvait donc considérer le « maître » comme paralysé puisqu’il devait contrôler un membre avec lequel il n’avait pas de connexion nerveuse. Les signaux émanant de son cerveau étaient transmis à l’autre singe par des électrodes implantées dans la moelle épinière et sur les muscles du bras de ce dernier. Lorsque la cible apparaissait sur l’écran, l’interface détectait dans le cortex pré-moteur du « maître » l’intention de s’y diriger et activait l’ordre adéquat dans la moelle épinière et le bras de l' »avatar ». Ce avec plus de 80 % de succès, une bonne partie des échecs étant dus à des erreurs de décodage.

Bien sûr, il faut mettre beaucoup de bémols à cette expérience. On n’est toujours pas dans un mouvement en trois dimensions. L’amplitude des mouvements est relativement faible, de l’ordre de la dizaine de centimètres. Le geste à effectuer est très simple (une ligne droite). De plus, les deux singes en question étant en bonne santé, ils n’avaient pas les problèmes de rigidité ou d’atrophie musculaire que l’on peut rencontrer chez les personnes paraplégiques ou tétraplégiques. L’approche est néanmoins intéressante qui met en lumière que le membre paralysé, considéré comme définitivement inerte, dispose toujours de sa capacité de mobilisation si tant est qu’on réussisse à lui transmettre les messages du cerveau.

MERCI de nous avoir lu

Polymère en PLC chargé d’iPSCs-NSCs et d’ASCs

Un polymère de fibres électrolytiques en polycaprolactone chargé d’iPSCs-NSCs et d’ASCs en tant que nouveau polymère d’ingénierie tissulaire pour le traitement des lésions de la moelle épinière

Auteurs : Zhou X, Shi G,

0 comments

Interneurones – Restauration de la fonction respiratoire

Une nouvelle approche pourrait restaurer la respiration après une lésion de la moelle épinière


Toronto le 10 octobre 2018,
     
Une équipe de recherche du Krembil Research Institute de Toronto a mis au point une stratégie novatrice qui pourrait aider à rétablir la respiration après une lésion traumatique de la moelle épinière.

0 comments
Posté dans Actualités
Tags : , , , ,

Abonnez-vous à ce blog par e-mail.

Saisissez votre adresse e-mail pour vous abonner à ce blog et recevoir une notification de chaque nouvel article par email.

Rejoignez les 493 autres abonnés

images (4)
images (3)
Stimulation épidurale
grégoire courtine
jerrysilver_1
active nerve cell in human neural system
shi-spinal
images
bsi_infographic_epfl_fr
VISUEL_SEP

Groupe Facebook

groupe ALARME
%d blogueurs aiment cette page :