Grâce à un implant dans leur cerveau, des singes bougent un bras virtuel

Des scientifiques de l'université technique de Caroline du Nord, aux Etats-Unis, ont testé pour la première fois avec succès un implant, fixé dans le cerveau de singes, qui permet aux animaux de mouvoir un bras virtuel et de sentir des objets (virtuels également), explique le quotidien anglais The Guardian.
Les singes ont appris à utiliser l'implant, fixé dans la partie contrôlant le mouvement de leur cortex, pour contrôler leur bras virtuel exclusivement par la pensée, et sentir la texture des objets qu'ils touchent ainsi, à travers des signaux électriques envoyés dans leur cerveau.

Cette expérience vise "à construire un 'exosquelette' couvrant un corps entier, qui pourrait mouvoir les membres paralysés d'hommes en répondant à l'action de leur cerveau, via l'implant", explique le Guardian.

La puce développée à l'université américaine Duke.


"Les patients pourront utiliser leur cerveau pour contrôler leurs mouvements, mais ils pourront aussi récupérer les sensations de leurs jambes, de leurs bras, de leurs mains, dit Miguel Nicolelis, qui dirige ces recherches à l'université Duke. Nous essayons de mettre au point une démonstration à temps pour la Coupe du monde de football 2014. Quand l'équipe brésilienne s'avancera sur le terrain, nous voulons qu'ils soient accompagnés par deux adolescents tétraplégiques, qui marcheront jusqu'au centre et frapperont dans la balle grâce à cette technologie."

Nicolelis écrit dans la revue Nature que les singes ont appris à utiliser leur bras virtuel progressivement, aiguillonnés par la promesse de récompenses (une gorgée de jus de fruit), d'abord à l'aide d'un joystick et d'un jeu à base de cercles de différentes textures, puis en utilisant l'implant. "Ils s'y prenaient de mieux en mieux avec le temps. En mesurant le temps qu'ils passaient sur chaque cercle, vous pouviez voir qu'ils se concentraient vraiment pour trouver la bonne texture", explique Nicolis.

Ce sens virtuel du toucher est une part essentielle du processus, selon les scientifiques : il permet d'évaluer la pression exercée par le corps sur un objet ou la qualité du terrain sur lequel l'individu se déplace – évitant ainsi d'écraser l'objet, de le lâcher ou de chuter.

Des chercheurs ont réussi à ajouter au contrôle d'une main virtuelle par la pensée un retour tactile, créant ainsi chez des singes un sens du toucher artificiel! Une étape importante pour améliorer les prothèses.

Pour qu’une prothèse de main permette vraiment à une personne amputée de retrouver l’usage de ses cinq doigts, deux conditions majeures doivent être remplies : que la personne puisse transmettre ses ‘ordres’ au membre artificiel, et qu’elle puisse en retour sentir ce que font les doigts. Impossible, sans la sensation du toucher, de prendre un verre sans risquer de le lâcher ou à l’inverse de l’écraser ! Mais redonner cette sensation est difficile : il faut une matière sensible pour la prothèse (lire Un toucher artificiel ultrasensible) et un circuit pour transmettre l’information !

C’est ce circuit que l’équipe de Miguel Nicolelis (Duke University, Durham, Etats-Unis), spécialiste des interfaces cerveau-machine, a réussi à faire fonctionner avec des singes. Les résultats sont publiés aujourd’hui dans la revue Nature.

Nicolelis et ses collègues avaient déjà habitué des singes macaques à contrôler par la seule pensée un jeu sur un ordinateur (lire Directement du cerveau à la machine). Ils les ont ensuite entraînés à utiliser un bras virtuel sur l’écran. Pour cela, les signaux nerveux envoyés par les neurones moteurs sont enregistrés par des électrodes placées dans le cortex moteur et relayé à l’ordinateur.

Cette main virtuelle touche des objets dont la surface est rugueuse ou lisse. Pour indiquer au singe la nature de l’objet, des signaux électriques sont envoyés dans une autre partie de son cortex, celle qui traite l’information sensorielle. En envoyant des signaux avec des fréquences différentes selon la surface touchée, les chercheurs ont réussi à apprendre aux singes à distinguer les deux. Quatre sessions d’entraînements ont suffi pour habituer les macaques et créer ainsi un ‘toucher virtuel’.

En Europe, le projet SmartHand s’attache à créer une prothèse de main sensible (lire L’illusion du toucher). L’équipe de Nicolelis participe elle à un vaste projet international, le Walk Again Project, qui veut redonner de la mobilité aux personnes paralysées, notamment à l’aide d’un exosquelette contrôlable par la pensée.