Un implant cérébral montre le potentiel de l’interface-neuronale (IND) pour le cerveau

Voici le « stentrode », l’implant qui est glissé dans un vaisseau sanguin à l’aide d’un cathéter. Cette structure souple et expansible de trois millimètres de large est munie d’électrodes (les petits disques que l’on distingue aux intersections) qui enregistrent l’activité électrique du cortex moteur lorsqu’une personne pense pour effectuer un mouvement. © University of Melbourne

Dispositif implantable de stent pour permettre un enregistrement direct à partir des neurones

Une équipe de recherche financée par le DARPA a créé un dispositif d’enregistrement neuronal qui peut être implanté dans le cerveau à travers les vaisseaux sanguins, réduisant le besoin de chirurgie invasive et les risques associés à la rupture de la barrière hémato – encéphalique. La technologie a été développée sous la DARPA Reliable Neural-Interface Technology (RE-NET) program et offre un potentiel nouveau en toute sécurité à la généralisation des interfaces cerveau-machine (ICM) pour traiter les déficiences physiques et troubles neurologiques.

Dans un article paru dans Nature Biotechnology, les chercheurs de Vascular Bionics Laboratory à l’University of Melbourne dirigée par le neurologue Thomas Oxley, M.D., décrivent la validation des résultats d’une étude menée chez les moutons qui démontrent la haute-fidélité des mesures prises à partir du cortex moteur — la région du cerveau responsable du contrôle des mouvements volontaires — à l’aide d’un dispositif nouveau de la taille d’un petit trombone.

Ce nouveau dispositif, surnommé le “stentrode”, est une adaptation de la technologie de stent — un outil thérapeutique familier pour la compensation et la réparation des vaisseaux sanguins, afin d’inclure un réseau d’électrodes. Les chercheurs ont également abordé le double défi de rendre le dispositif suffisamment souple pour traverser en toute sécurité à travers les courbes des vaisseaux sanguins, mais assez rigide pour que le réseau puisse émerger du tube de livraison à sa destination.

Couramment employé en cardiologie, le stent a été adapté par une équipe de chercheurs de l’université de Melbourne (Australie) pour fonctionner comme un implant neuronal, mais sans être en contact avec le cerveau. © Hywards

Considérant que les rangées d’électrodes traditionnelles sont implantées dans le cerveau grâce à une intervention chirurgicale qui nécessite l’ouverture du crâne, la stentrode est glissé dans un vaisseau sanguin à l’aide d’un cathéter. Les chercheurs utilisent ensuite l’imagerie en temps réel pour guider la stentrode à un emplacement précis dans le cerveau, où le stentrode se développe et se fixe aux parois du vaisseau sanguin pour lire l’activité des neurones à proximité. La technologie de stentrode s’appuie sur des techniques bien établies dans le domaine de la chirurgie endovasculaire, qui utilise des vaisseaux sanguins comme portails d’accès aux structures profondes tout en réduisant grandement le traumatisme associé à la chirurgie ouverte. Les techniques endovasculaires sont couramment utilisées pour la réparation chirurgicale des vaisseaux sanguins endommagés et pour l’installation de dispositifs tels que les électrodes de stimulation et de stents pour les stimulateurs cardiaques.

Pour cette étude, l’équipe de recherche a placé le stentrode dans une veine corticale superficielle recouvrant le cortex moteur, où il pourrait détecter des signaux électriques générés par des neurones moteurs supérieurs dans le cerveau qui signalent des informations sur le mouvement.

« DARPA a démontré précédemment le contrôle cérébral direct d’un membre artificiel par des patients paralysés équipés de baies d’électrodes implantées dans le cortex moteur au cours de la chirurgie du cerveau ouverte traditionnelle, » a déclaré Doug Weber, responsable de programme pour re-NET. « En réduisant le besoin de chirurgie invasive, le stentrode peut ouvrir la voie à des implémentations plus pratiques de ce genre qui changent la vie des interfaces cerveau-machine. »

Les résultats publiés montrent la mesure des signaux du cerveau avec le stentrode qui sont quantitativement semblables aux mesures de l’’électroencéphalographie intracrânienne dite aussi intra-cérébrale, implantées pendant la chirurgie ouverte-cerveau. En outre, l’étude a réalisé les enregistrements chroniques chez les moutons se déplaçant librement jusqu’à 190 jours, indiquant que l’implantation du dispositif pourrait être sans danger à utiliser à long terme.

L’équipe de recherche envisage le premier essai chez l’humain de la stentrode en 2017 à l’hôpital Royal de Melbourne, en Australie.

Le co-financement et l’appui au développement des stentrodes et des essais précliniques ont été fournis par l’U.S. Office of Naval Research Global .

source : DARPA News

Les scientifiques décodent les pensées, lisent l’esprit des personnes en temps réel

La télépathie est souvent rejetée comme rien de plus qu’un truc de charlatan, mais les scientifiques et les chercheurs tentent de changer ce « décodage du cerveau » de quack-science en sciences dures.

En effet, des progrès importants ont déjà été faits dans ce domaine. Et maintenant, les scientifiques de l’Université de Washington ont mis au point une technologie qui permet à un périphérique de lire efficacement dans votre esprit.

Avec une combinaison d’implants cérébraux et de logiciels sophistiqués, l’équipe a été en mesure d’interpréter les pensées de leurs sujets et d’extrapoler ce que leurs sujets voyaient. Grâce à cette étude, les scientifiques ont pu mieux comprendre comment les gens sont capables de traduire l’information sensorielle à partir d’une image en quelque chose que notre esprit ne peut comprendre.

Dans leurs travaux, publiés dans PLOS Computational Biology, les chercheurs ont implanté des électrodes pendant une semaine chez sept patients épileptiques. Les électrodes ont été initialement implantées pour déterminer où les saisies étaient originaires, mais les scientifiques ont vu une occasion de les utiliser pour recueillir des données de recherche (avec la permission des patients, bien sûr).

« Nous avons essayé de comprendre, tout d’abord, comment le cerveau humain perçoit les objets dans le lobe temporal, et deuxièmement, comment on pourrait utiliser un ordinateur pour extraire et prévoir ce que quelqu’un voit en temps réel ? » explique Rajesh Rao, l’un des principaux auteurs, dans leur communiqué de presse.

Comprendre vos pensées

Source : 10.1371/journal.pcbi.1004660

Avec des électrodes dans le cerveau, les patients ont montré une séquence aléatoire d’images allant de visages humains, de maisons et des écrans gris vides en 400 millisecondes d’intervalles. Les patients ont été invités à regarder dehors pour une image d’une maison à l’envers.

Les données ont été recueillies au cours de cette période depuis les électrodes. Ces données reflètent ce qu’on appelle « potentiels relatifs d’événement » l’afflux massif des neurones éclairant après avoir vu l’image et les « modifications spectrales à large bande, » persistante des signaux après que l’image a été vue.

Un ordinateur échantillonne et numérise les données entrantes à un taux de 1 000 fois par seconde, ce qui lui a permis de comprendre la corrélation entre les images vues par les patients et l’emplacement de l’électrode. En utilisant ces données, il était capable de distinguer quel endroit est plus sensible à l’image d’un visage et celui d’une maison. Ces données ont été utilisées pour former le logiciel.

Une autre série d’images, les deux contenants des maisons et des visages, qui n’ont pas été montrés dans les séquences précédentes a été ensuite montrée aux patients. L’ordinateur a été en mesure d’interpréter les signaux du cerveau entrants dans les données et déterminer quelle image le sujet regardait avec une précision de 96 % — en dépit du manque d’une exposition antérieure à ces nouvelles photos.

Il accomplit tout cela en 20 millisecondes depuis l’arrivée des données ou presque à la vitesse de perception elle-même.

Ce qui est plus intéressant, est que le logiciel pouvait seulement accomplir ceci quand il a analysé les signaux utilisant des potentiels liés à l’événement et des changements spectraux à bande large, suggérant que les impulsions dans toute la région (et pas seulement les neurones en question) sont un facteur important de la façon dont une personne perçoit un objet.

Cette recherche est importante, car les scientifiques cherchent actuellement à cartographier notre cerveau. En fin de compte, la cartographie du cerveau pourrait identifier comment différents neurones et leurs emplacements, se rapportent à la façon dont nous traitons nos informations et, finalement, améliorer notre compréhension de la façon dont les maladies neurologiques nous affectent.

source : NewsBeat University of Washington Health Sciences

 

Nataliya Kosmyna, pilote des objets par la pensée – FUTUREMAG – ARTE

Rencontre avec la chercheuse Nataliya Kosmyna, qui a mis au point un dispositif de pilotage de drones par la pensée, et qui pourrait bientôt changer le fameux “Je pense donc je suis” de Descartes, en “Je pense donc j’agis”.

Émission du 09 janvier 2016

Des implants cérébraux permettent aux rats de « voir » la lumière infrarouge

Des rats préalablement implantés avec des électrodes de détection infrarouge leur ont permis de sentir la sensation du “toucher” quand ils s’exposaient à la lumière infrarouge peuvent maintenant « voir » lorsque les électrodes sont insérées dans le cortex visuel.

Les rats « voient » l’infrarouge

Il y a deux ans, des neuroscientifiques implantèrent chirurgicalement une électrode de détection infrarouge dans le cortex somato-sensoriel (somesthésique) sur des rats, soit la partie de leur cerveau qui traite la sensation du toucher. L’autre extrémité de la sonde est à l’extérieur de la tête afin de recevoir la lumière infrarouge de l’environnement. Le capteur envoie des signaux électriques au cerveau du rat, et lui donne une sensation physique. Les 40 jours suivants, les rats ont appris à associer l’infrarouge à une tâche basée sur une récompense dans laquelle ils ont suivi la lumière jusqu’ à un bol d’eau.

Dans une nouvelle expérience, trois autres électrodes ont été insérées à intervalles égaux les unes des autres pour permettre aux rats une perception infrarouge de 360 degrés. Ils ont appris la même tâche eau-récompense en seulement 4 jours. Les chercheurs ont ensuite commencé à rediriger l’infrarouge, cette fois ils ont inséré l’électrode dans le cortex visuel du rat, ce qui leur permet de «voir» l’infrarouge. Étonnamment, ils ont appris la même tâche de l’eau-récompense dans la journée.

Les implications

Prouver que l’introduction d’un nouveau sens n’a pas d’incidence négative sur les existants est crucial, puisque cela détruirait toute application thérapeutique potentielle. Dans ce cas, le fait que le nouveau « sens » infrarouge s’intègre parfaitement avec la vision et le toucher est une illustration de la grande plasticité du système nerveux. L’apprentissage rapide des rats suggère aussi que le cerveau humain peut également être capable de manipulation d’un tel nouveau sens. Les résultats sont encourageants pour les chercheurs qui tentent de développer les dispositifs prosthétiques sensoriels qui pourraient un jour augmenter les sens humains.

lire l’article sur Science

traduction Buendía Carlos*


* Nous recherchons des traducteurs bénévoles, pour plus d’infos


Un algorithme informatique créé pour encoder les souvenirs humains

Des chercheurs américains ont mis au point un implant pour aider une personne handicapée à réencoder/ réactiver les souvenirs du cerveau, un nouvel espoir pour les personnes atteintes d’Alzheimer et les soldats blessés qui ne peuvent se rappeler le passé récent.

La prothèse, développée à University of Southern California and Wake Forest Baptist Medical Centre, comprend un petit réseau d’électrodes implantées dans le cerveau.

La clé de la recherche est un algorithme informatique qui imite la signalisation électrique utilisée par le cerveau pour traduire à court terme les souvenirs permanents.

Cela permet de contourner une région endommagée ou malade, même s’il n’y a aucun moyen de “lire” une mémoire – décoder son contenu ou le sens de son signal électrique.

La prothèse a bien fonctionné sur les rats et les singes. Maintenant, elle est en cours d’évaluation pour les cerveaux humains, a annoncé l’équipe lors d’une conférence internationale de l’IEEE Engineering in Medicine and Biology Society à Milan.

Le projet est financé par la Darpa, qui est intéressé par les nouvelles façons d’aider les soldats à se remettre de la perte de mémoire.

Ces découvertes pourraient aider à traiter les maladies neurodégénératives, y compris la maladie d’Alzheimer, en permettant aux signaux de contourner les circuits endommagés dans l’hippocampe, le centre de la mémoire du cerveau.

lire la suite sur Financial Times

Robot sapiens – Les hommes du futur

La toute prochaine évolution de l’homme semble liée à celle des nanotechnologies. Les scientifiques travaillent à créer une interface directe entre le cerveau humain et l’ordinateur. Le but : reproduire et multiplier les capacités humaines à l’aide des machines. Ainsi les micro-puces permettraient de penser plus vite et mieux, d’avoir plus de mémoire, d’écrire sur son ordinateur juste en pensant, ou pour un accidenté de communiquer avec son entourage. Les possibilités sont donc immenses.

Aujourd’hui, à l’aide d’électrodes et d’autres appareillages, les scientifiques se concentrent sur le langage neuronal, c’est-à-dire celui du système nerveux. La micro-chirurgie, quant à elle, a fait des progrès spectaculaires : en implantant des électrodes dans le cerveau, des personnes paralysées seront bientôt capables de contrôler un membre artificiel ou un curseur d’ordinateur…