Grâce à une technologie inédite de « double dérivation neuronale », des chercheurs ont redonné à Keith Thomas, tétraplégique, la possibilité de bouger son bras et de ressentir des sensations.
En combinant des implants cérébraux, l’intelligence artificielle et la stimulation électrique, une équipe de chercheurs, d’ingénieurs et de chirurgiens a mis au point une nouvelle technologie de « double dérivation neuronale » qui a permis à un homme tétraplégique de retrouver les mouvements et les sensations de son bras. On espère que cette technologie aidera d’autres personnes souffrant d’une déficience motrice ou d’une paralysie.
La vie de Keith Thomas a basculé le 18 juillet 2020, lorsqu’il a plongé dans une piscine, se blessant aux vertèbres C4 et C5 et se retrouvant paralysé à partir de la poitrine. Mais grâce à un essai clinique unique en son genre, Thomas, originaire de Massapequa (New York), peut désormais bouger ses bras à volonté et sentir sa sœur lui tenir la main pour la première fois depuis trois ans.
« Il fut un temps où je ne savais même pas si j’allais vivre, ou si je voulais vivre, franchement », a déclaré Thomas. « Et maintenant, je peux sentir le contact de quelqu’un qui me tient la main. C’est bouleversant. La seule chose que je veux faire, c’est aider les autres. C’est ce que j’ai toujours fait de mieux. Si cela peut aider quelqu’un encore plus qu’il ne l’a fait pour moi, cela en vaut la peine.
Une équipe de chercheurs, d’ingénieurs et de chirurgiens de l’Institut Feinstein pour la recherche médicale de Northwell Health a participé à la restauration du toucher et des mouvements de Thomas en utilisant une nouvelle approche.
Ils ont tout d’abord utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour cartographier le cerveau de Thomas et localiser les zones responsables des mouvements du bras et de la sensation de toucher dans sa main. Ils ont ensuite procédé à une opération marathon de 15 heures à cerveau ouvert pour insérer les implants. Cette opération nécessitait parfois que Thomas soit éveillé afin qu’il puisse donner des informations en temps réel aux chirurgiens.
« Comme nous disposions des images [IRMf] de Keith et qu’il nous parlait pendant certaines parties de l’opération, nous savions exactement où placer les implants cérébraux », explique Ashesh Mehta, l’un des chirurgiens qui a pratiqué l’opération. « Nous avons inséré deux puces dans la zone responsable des mouvements et trois autres dans la partie du cerveau responsable du toucher et de la sensibilité des doigts. »
Cinq minuscules micropuces ont été implantées dans le cerveau de Keith Thomas, formant une partie essentielle de la double dérivation neuronale, qui utilise l’IA pour décoder et traduire ses pensées en actions et stimuler son cerveau et sa moelle épinière afin de restaurer le mouvement et la sensation dans son bras et sa main
Au cours de ce que l’on appelle la « thérapie par la pensée », les deux ports qui dépassent désormais de la tête de Thomas sont reliés à un ordinateur. L’IA lit, interprète et traduit ses pensées en actions, ce qui constitue la base de l’approche novatrice de la double dérivation neuronale.
Lorsque Thomas pense à serrer la main, par exemple, les signaux électriques envoyés par son cerveau sont décodés par l’ordinateur, qui envoie des signaux à des patchs d’électrodes flexibles et non invasifs placés sur sa colonne vertébrale et sur les muscles de l’avant-bras qui font bouger sa main. Des capteurs placés au bout de ses doigts et dans sa paume renvoient des informations sur le toucher et la pression à son cerveau, qui les enregistre comme des sensations.
« C’est la première fois que le cerveau, le corps et la moelle épinière sont reliés électroniquement chez un homme paralysé afin de restaurer des mouvements et des sensations durables », a déclaré Chad Bouton, chercheur principal de l’essai clinique.
Depuis qu’il s’est lancé dans cet essai, la force du bras de Keith Thomas a doublé et il a commencé à ressentir des sensations dans l’avant-bras et le poignet, même lorsqu’il n’est pas connecté au système de dérivation.
Keith Thomas peut sentir sa sœur lui tenir la main pour la première fois depuis qu’un accident de plongée en 2020 l’a laissé paralysé à partir de la poitrine.
L’approche de la dérivation neuronale unique a déjà été utilisée avec succès. Dans ce cas, une ou plusieurs micropuces étaient implantées dans le cerveau, ce qui permettait de contourner la lésion de la moelle épinière, tandis que des stimulateurs activaient les muscles cibles. Cependant, cette approche ne fonctionnait que lorsque les utilisateurs restaient connectés à des ordinateurs, souvent en laboratoire, et ne permettait pas de restaurer le mouvement et la sensibilité du membre affecté.
La technologie de la double dérivation neuronale devrait permettre au cerveau, au corps et à la moelle épinière de former de nouvelles voies et de réapprendre à communiquer.
« Des millions de personnes vivent avec la paralysie et la perte de sensibilité, avec des options limitées pour améliorer leur état », a déclaré Kevin Tracey, président et directeur général des Instituts Feinstein. « Bouton et son équipe se sont engagés à faire progresser les nouvelles technologies bioélectroniques et à ouvrir de nouvelles voies cliniques pour restaurer les mouvements et les sensations.«
La vidéo ci-dessous, produite par Northwell Health, présente la participation de Keith Thomas à l’essai de double pontage neural, depuis l’opération jusqu’à sa réaction à la technologie.
