Un homme paralysé pilote un drone virtuel – en pensant à bouger ses doigts
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Les interfaces cerveau-ordinateur permettent aux personnes paralysées d'effectuer des actions de base comme manger et taper sur un clavier, mais… la vie ne se résume pas à manger et taper sur un clavier. C'est là qu'intervient une nouvelle interface cerveau-ordinateur sans précédent, qui a permis à un homme de piloter un drone virtuel simplement en pensant à bouger ses doigts.
Bien qu’il existe différents types d’interfaces cerveau-ordinateur (ICM ou BCI en anglais) qui fonctionnent de différentes manières, nombre d’entre elles détectent des schémas d’activité électrique dans le cerveau qui correspondent à des pensées de mouvement de certaines parties du corps.
Si un utilisateur paralysé pense à lever sa main droite immobile, par exemple – même s’il ne peut pas la lever – le BCI reconnaît le schéma particulier des neurones qui s’activent en réponse à cette pensée. Le système exécute alors une action prédéfinie qui correspond à cette commande mentale, comme lever la main d’un bras robotisé.
Jusqu'à présent, cette technologie a surtout permis aux utilisateurs d'effectuer des tâches quotidiennes. Les BCI ont été utilisées pour porter de la nourriture à la bouche d'un utilisateur paralysé , par exemple, ou pour sélectionner des lettres sur un écran d'ordinateur lors de la saisie de messages.
Cependant, il est également très important pour les utilisateurs de pouvoir jouer à des jeux, participer à des activités récréatives et établir des liens sociaux avec d’autres personnes.
C'est là qu'intervient le nouveau BCI. Développé dans le cadre du projet BrainGate2 existant, il a été créé par des scientifiques des universités de Stanford, Rice et Brown aux États-Unis.
Alors que certains BCI prennent des mesures EEG (électroencéphalographie) de manière non invasive à l'aide d'un ensemble d'électrodes placées contre le cuir chevelu, celui-ci nécessite l'implantation chirurgicale de deux ensembles dans le cortex moteur du cerveau. Cela est nécessaire pour surveiller les neurones exacts associés au contrôle précis des doigts.
Des fils relient chacune des électrodes à un socle ancré au crâne et dépassant de la peau. Son port externe peut être relié à un ordinateur qui analyse les relevés EEG.
Pour l’étude, le système a permis à un homme tétraplégique de 69 ans de piloter un quadricoptère virtuel à travers un parcours d’obstacles virtuel en intérieur. Il ne s’agissait pas d’une activité choisie au hasard, car le sujet avait une passion pour le vol.
Pour contrôler le drone, il a dû imaginer sa main droite divisée en trois sections : le pouce, l’index et le majeur, l’annulaire et l’auriculaire.
En déplaçant mentalement le pouce vers le haut, vers le bas, vers la gauche et vers la droite, l'hélicoptère se déplaçait respectivement vers l'avant, vers l'arrière, vers la gauche et vers la droite. En levant et en repliant l'index/le majeur, le drone montait et descendait, tandis qu'en levant et en repliant l'annulaire/l'auriculaire, l'avion virtuel tournait vers la droite ou vers la gauche.
Au cours de neuf séances d'entraînement de deux à cinq heures, le sujet a appris à piloter le drone à travers le parcours d'obstacles, en combinant même plusieurs commandes des doigts pour effectuer deux mouvements en même temps (c'est-à-dire voler vers le haut tout en tournant à droite, etc.). Il n'a montré aucun signe de fatigue et a même demandé plus de temps de vol lorsqu'il n'était pas formellement testé.
« Les gens ont tendance à se concentrer sur le rétablissement des fonctions qui sont des nécessités de base – manger, s’habiller, se déplacer – et tout cela est important », explique le professeur Jaimie Henderson de Stanford, co-auteur d’un article sur l’étude. « Mais souvent, d’autres aspects tout aussi importants de la vie sont négligés, comme les loisirs ou les relations avec les pairs. Les gens veulent jouer à des jeux et interagir avec leurs amis. »
L’article a été récemment publié dans la revue Nature Medicine .