Démonstration de l’interface cerveau-machine de Neuralink

Lors d’une conférence diffusée en ligne depuis le siège de Neuralink à San Francisco, les scientifiques de la société ont fait le point sur les progrès réalisés. Cette conférence a eu lieu un peu plus d’un an après que Neuralink, fondée en 2016 dans le but de créer des interfaces cerveau-machine, ait révélé au monde sa vision, ses logiciels et sa plate-forme matérielle implantable.

Le prototype de Neuralink peut extraire des informations en temps réel de plusieurs neurones à la fois, a précisé Musk. Dans une démonstration en direct, les données du cerveau d’un porc ont été montrées à l’écran. Lorsque le porc a touché un objet avec son museau, les neurones capturés par la technologie de Neuralink (qui avaient été intégrés dans le cerveau du porc deux mois auparavant) se sont déclenchés lors d’une visualisation sur un écran.

Ce n’est pas nouveau en soi – Kernel et Paradromics font partie des nombreux groupes qui développent des puces de lecture cérébrale sous le crâne – mais Neuralink exploite de manière unique des fils conducteurs souples de type cellophane insérés dans les tissus à l’aide d’un robot chirurgical de type machine à coudre. Musk affirme avoir reçu le titre de “Breakthrough Device” en juillet et que Neuralink travaille avec la Food and Drug Administration (FDA) sur un futur essai clinique avec des personnes souffrant de paraplégie.

Les membres fondateurs de Neuralink, Tim Hanson et Philip Sabes de l’Université de Californie à San Francisco, ainsi que Michel Maharbiz, professeur à Berkeley, ont été les pionniers de cette technologie, et la version démontrée aujourd’hui est une amélioration par rapport à celle de l’année dernière. Musk l’appelle “V2”, et il est convaincu qu’un jour, il faudra moins d’une heure sans anesthésie générale pour l’intégrer dans un cerveau humain. Il affirme également qu’il sera facile à retirer et ne laissera aucun dommage durable, si un patient souhaite mettre à niveau ou se débarrasser de l’interface de Neuralink.

Neuralink a collaboré avec Woke Studios pour la conception de la machine qui est capable de voir l’intégralité du cerveau. Afshin Mehin, le concepteur en chef de Woke, a commencé à travailler avec Neuralink il y a plus d’un an sur un concept d’oreillettes que Neuralink a présenté en 2019, et les deux sociétés se sont réengagées peu après pour le robot chirurgical.

Crédit: Neuralink

La machine se compose de trois parties. Il y a une “tête”, qui abrite des outils chirurgicaux automatisés, des caméras et des capteurs à balayage du cerveau, contre lesquels le patient place son crâne. Un appareil enlève d’abord une partie du crâne pour le remettre en place après l’opération. Ensuite, des algorithmes de vision par ordinateur guident une aiguille contenant des faisceaux de fils de 5 microns d’épaisseur et une couche isolante de 6 millimètres dans le cerveau, évitant ainsi les vaisseaux sanguins. (Selon Neuralink, la machine est techniquement capable de percer à des longueurs arbitraires). Les fils – qui mesurent un quart du diamètre d’un cheveu humain (4 à 6 μm) – sont reliés à une série d’électrodes situées à différents endroits et à différentes profondeurs. À sa capacité maximale, la machine peut insérer six fils contenant 192 électrodes par minute.

Crédit: Neuralink

Un sac à usage unique se fixe à l’aide d’aimants autour de la tête de la machine pour maintenir la stérilité et permettre le nettoyage, et des ailes inclinées autour de la façade intérieure assurent que le crâne du patient reste en place pendant l’insertion. Le “corps” de la machine se fixe sur une base, qui fournit un support lesté pour toute la structure, dissimulant les autres technologies qui permettent au système de fonctionner.

Crédit: Neuralink

Lorsqu’on lui a demandé si le prototype serait un jour utilisé dans des cliniques ou des hôpitaux, Mehin a précisé que la conception était destinée à une utilisation “à grande échelle”. “En tant qu’ingénieurs, nous savons ce qui est possible et comment communiquer les besoins de conception de manière compréhensible. De même, l’équipe de Neuralink est capable d’envoyer des schémas très complexes que nous pouvons utiliser”, a-t-il déclaré. “Nous imaginons que cette conception pourrait être utilisée en dehors d’un laboratoire et dans n’importe quel cadre clinique”.

Les principaux obstacles

Les interfaces cerveau-machine à haute résolution, ou BCI, sont complexes comme on peut s’y attendre : elles doivent être capables de lire l’activité des neurones pour déterminer quels groupes de neurones effectuent telles ou telles tâches. Les électrodes implantées sont bien adaptées à cela, mais historiquement, les limitations matérielles les ont amenées à entrer en contact avec plus d’une région du cerveau ou à produire du tissu cicatriciel qui interfère.

Cela a changé avec l’arrivée des électrodes biocompatibles très fines, qui réduisent la cicatrisation et peuvent cibler les groupes de cellules avec précision (bien que des questions subsistent quant à la durabilité). Ce qui n’a pas changé, c’est le manque de compréhension de certains processus neuronaux.

L’activité est rarement isolée dans les régions du cerveau, comme le lobe préfrontal et l’hippocampe. Elle se produit plutôt dans diverses régions du cerveau, ce qui la rend difficile à cerner. Ensuite, il faut traduire les impulsions électriques neurales en informations lisibles par la machine ; les chercheurs n’ont pas encore réussi à déchiffrer le codage du cerveau. Les impulsions du centre visuel ne sont pas comme celles produites lors de la formulation de la parole, et il est parfois difficile d’identifier les points d’origine des signaux.

Il incombera également à Neuralink de convaincre les organismes de réglementation d’approuver son dispositif pour les essais cliniques. Les interfaces cerveau-ordinateur sont considérées comme des dispositifs médicaux nécessitant un consentement supplémentaire de la FDA, et l’obtention de ce consentement peut être un processus long et coûteux.

Anticipant peut-être cela, Neuralink a exprimé son intérêt pour l’ouverture de son propre centre d’expérimentation animale à San Francisco, et la société a publié le mois dernier des offres d’emploi. En 2019, Neuralink a affirmé avoir effectué 19 opérations sur des animaux et avoir réussi à placer des fils dans 87 % des cas.

Tous ces défis n’ont pas découragé Neuralink, qui compte plus de 90 employés et a reçu un financement de 158 millions de dollars, dont au moins 100 millions de dollars de Musk.

Bien que Neuralink s’attende à ce que l’insertion des électrodes nécessite dans un premier temps de percer des trous dans le crâne, elle espère utiliser bientôt un laser pour percer l’os avec une série de petits trous, ce qui pourrait jeter les bases de la recherche visant à soulager des maladies comme la maladie de Parkinson et l’épilepsie et à aider les patients physiquement handicapés à entendre, parler, bouger et voir.

“Je pense qu’au moment du lancement, la technologie sera probablement … assez coûteuse. Mais le prix va très rapidement baisser”, a déclaré Musk. “Nous voulons faire baisser le prix à quelques milliers de dollars, quelque chose comme ça. On devrait pouvoir l’obtenir de façon similaire au LASIK (chirurgie des yeux)”.

Les implants cérébraux pourraient nous rendre télépathiques

Nous pourrions bientôt être en mesure de communiquer par télépathie, grâce à des interfaces cerveau-ordinateur.

C’est du moins l’essentiel du nouveau rapport de la Royal Society, une organisation scientifique britannique, sur la technologie des implants neuronaux, qui a été examiné par The Independent. Le document présente certaines des choses les plus intéressantes que les interfaces cerveau-ordinateur pourraient rendre possibles, mais il avertit également que le fait de connecter le cerveau à un ordinateur pourrait également compromettre la vie privée des individus.

“Non seulement les pensées, mais aussi les expériences sensorielles, pourraient être communiquées d’un cerveau à l’autre”, peut-on lire dans le rapport. “Quelqu’un en vacances pourrait téléporter une carte postale neurale de ce qu’il voit, entend ou goûte dans l’esprit d’un ami à la maison.”

La communication cerveau à cerveau chez les humains pourrait bientôt devenir une réalité

Neuralink veut connecter votre cerveau à Internet

Pour veiller à ce que ces implants neuronaux du futur profitent aux citoyens et à la société, la Royal Society demande au gouvernement de mener une enquête sur la technologie, rapporte The Independent. Sinon, les entreprises privées comme Facebook, qui travaillent déjà sur leurs propres systèmes, seront en mesure de dicter l’utilisation de la technologie selon leurs propres conditions.

“Ils pourraient apporter d’énormes avantages économiques au Royaume-Uni et transformer des secteurs tels que le NHS (National Health Service), la santé publique et les services sociaux”, a déclaré Christofer Toumazou à The Independent, l’ingénieur et co-président du rapport de l’Imperial College London. “Mais si les développements sont dictés par une poignée d’entreprises, des applications moins commerciales pourraient être mises de côté. C’est pourquoi nous appelons le gouvernement à lancer une enquête nationale”.

The Independent

Selon un scientifique, la “puce cérébrale” d’Elon Musk pourrait être un suicide de l’esprit The New York Observer

Facebook fait des progrès sur son casque de lecture de l’esprit

Neuralink veut connecter votre cerveau à Internet

Après deux ans de secret, la start-up d’Elon Musk, Neuralink, est sortie en mode furtif avec une présentation en direct et plusieurs entretiens détaillant ses travaux pour relier le cerveau humain à des machines.

Musk et plusieurs des plus grands scientifiques de la société ont couvert beaucoup de terrain pendant l’événement, expliquant en détail le système qu’il espère pouvoir implanter un jour dans votre cerveau. Il a également expliqué comment il espérait atteindre votre cerveau en premier lieu : en faisant des trous dans votre crâne à l’aide de lasers.

Et si vous pouviez « voir » directement dans le cerveau d’une autre personne ?

La première étape pour extraire des données du cerveau consiste à trouver un moyen de capturer tous les signaux qui se déplacent dans le crâne d’une personne et de les transmettre à un appareil situé en dehors de celui-ci.

Pour ce faire, Neuralink développe des fils d’électrodes flexibles – implantez ces fils dans le cerveau, près des neurones, et ceux-ci peuvent capter et transmettre les signaux de ces neurones à un ordinateur.

À l’heure actuelle, Neuralink utilise de fines aiguilles, guidées par un système de vision par ordinateur, pour placer avec précision des faisceaux de ces bandes dans le cerveau.

L’intelligence artificielle pourrait détourner les interfaces cerveau-machine

Mais plutôt que de percer des trous dans le crâne des humains pour accéder à leur cerveau, le président de Neuralink, Max Hodak, a confié au New York Times que la société voulait finalement utiliser des rayons laser pour créer une série de minuscules trous dans le crâne.

“Au bout du compte, nous parviendrons à une symbiose entre le cerveau et l’intelligence artificielle”, a déclaré Elon Musk.

L’interface cerveau-ordinateur de Neuralink se prépare à des essais sur l’homme

Elon Muska annoncé qu’il se préparait pour des essais humains de son implant cérébral (Venturebeat). Jusqu’à présent, des expériences ont été menées sur des rats et, selon Musk, “un singe a pu contrôler un ordinateur avec son cerveau”.

Neuralink dit espérer commencer à travailler avec des sujets humains dès l’année prochaine, mais n’a pas encore reçu l’autorisation de la FDA. L’interface, qui utilise des fils conducteurs flexibles implantés dans le cerveau à l’aide d’un robot chirurgical spécialement conçu, est d’abord destinée à aider les patients paralysés à contrôler les ordinateurs et les smartphones.

The New York Times, Bloomberg, The Independent

Elon Musk lance une entreprise pour fusionner votre cerveau avec un ordinateur

Au cas où vous l’auriez manqué, Elon Musk est assez préoccupé par le sort de l’humanité, compte tenu des progrès extrêmes réalisés dans l’intelligence artificielle. Fondamentalement, il craint que l’IA ne nous dépasse un jour. Lorsque cela se produira, il prétend que les humains deviendront probablement des citoyens de deuxième classe (voire des esclaves, ou pire).

En ce moment, des rapports ont fait surface qui affirment qu’il soutient une entreprise d’interface cerveau-ordinateur qui a été fondée pour permettre aux humains de suivre les progrès réalisés dans les machines. L’interface est destinée à fonctionner en augmentant ce qui nous rend humain : notre cerveau.

La découverte vient du Wall Street Journal. Selon eux, l’entreprise Neuralink est encore dans les premiers stades de développement. À cette fin, elle n’a actuellement aucune présence publique. Ce que nous savons, c’est que son but ultime est de créer un dispositif (ou peut-être une série de dispositifs) qui peut être implanté dans le cerveau humain. Ceux-ci serviront à une multitude d’objectifs – la finalité étant d’aider les humains à fusionner avec nos logiciels et à suivre le rythme des intelligences artificielles, de sorte que nous ne soyons pas à la traîne.

Au départ, ces améliorations aideront probablement de manière assez réduite, par exemple en nous aidant à améliorer notre mémoire en créant des dispositifs de stockage amovibles supplémentaires. Ce n’est pas la première fois que nous entendons parler de Musk travaillant sur un tel dispositif. Auparavant, il a mentionné un appareil appelé « neural lace » [lacet neuronal ]. Il a expliqué comment il imaginait que cela fonctionnerait à la Code Conference 2016, que vous pouvez voir ci-dessous :

Sans surprise, Musk n’est pas le seul à s’inquiéter de l’IA. Dans une vidéo publiée par Big Think, Michael Vassar, responsable scientifique principal de MetaMed Research, a déclaré que l’IA nous tuera (littéralement) vraisemblablement : « Si une intelligence artificielle générale supérieure à celle humaine est inventée sans la moindre précaution, il est plus que certain que l’espèce humaine s’éteindra peu de temps après ». Pour faire court, il avertit qu’une IA non contrôlée pourrait éradiquer l’humanité dans le futur.

De même, Stephen Hawking a déclaré que l’IA est l’une des plus grandes menaces pour l’humanité : « Le développement de l’intelligence artificielle pourrait se traduire par la fin de la race humaine. Elle s’envolerait seule et se reconceptualiserait à un rythme toujours croissant. Les humains, qui sont limités par une lente évolution biologique, ne pourraient pas concurrencer et seraient remplacés. »

À cette fin, Musk n’est pas la seule personne qui travaille à faire en sorte que l’humanité puisse suivre l’IA. Le fondateur de Braintree, Bryan Johnson, a investi 100 millions de dollars pour faire une neuroprothèse afin de débloquer le pouvoir du cerveau humain et, finalement, rendre notre code neuronal programmable.

Johnson décrit le but de son travail, affirmant qu’il s’agit de co-évolution :

Notre connexion avec nos nouvelles créations d’intelligence est limitée par des écrans, des claviers, des interfaces gestuelles et des commandes vocales – des modalités d’entrée/sortie contraintes. Nous avons très peu d’accès à notre propre cerveau, limitant notre capacité à co-évoluer avec des machines à base de silicium de manière forte.

Il travaille à changer cela et à assurer une interface transparente avec nos technologies (et notre IA).

Johnson est très clair que son entreprise, Kernel, commencera en faisant des recherches sur le cerveau et en déterminant exactement comment celui-ci fonctionne. Cette recherche, déclare Johnson, est la première étape pour aider les humains à obtenir une égalité permanente avec les machines.

Bien sûr, de telles technologies feront beaucoup plus que permettre aux humains d’interagir avec les machines. Les neuroprothèses pourraient également réparer nos capacités cognitives – ce qui nous permettra de lutter contre les maladies neurologiques telles que la maladie d’Alzheimer, la SLA (sclérose latérale amyotrophique ou maladie de Charcot), la maladie de Parkinson et d’autres conditions qui détruisent notre cerveau…

De tels progrès pourraient nous permettre de fusionner avec des machines, oui, mais ils peuvent aussi nous permettre de programmer littéralement notre code neuronal, ce qui nous permettrait de nous transformer d’une manière que nous ne pouvons même pas imaginer. Bref, nous pourrions nous programmer pour devenir les personnes que nous voulons être. Comme le déclare Johnson, « notre biologie et notre génétique sont de plus en plus programmables; Notre code neuronal est le suivant en ligne. »

Cela ressemble à de la science-fiction, mais c’est basé sur un travail scientifique remarquable. En résumé, les dispositifs en cours de développement fonctionnent en reproduisant la façon dont nos cellules du cerveau communiquent. La technologie envisagée repose sur une recherche académique de 15 ans qui a été financée par le NIH et la DARPA. Alors préparez-vous. La superintelligence humaine n’est qu’une question de temps.

traduction Thomas Jousse

Futurism

Des fils injectables pour fixer le cerveau

Pour traiter les maladies neurologiques, de nouveaux traitements seraient possibles, qui utiliseraient une maille flexible pour stimuler les cellules cérébrales d’un individu.

De l’électronique injectée directement dans le cerveau

Dans un laboratoire situé dans les sous-sols de l’Université d’Harvard, quelques brins de mailles métalliques extrêmement fines ondulent au fond d’un verre d’eau, un peu comme une danse de rubans. Ces mailles de nanofils sont capables de faire quelque chose d’inédit : une fois injectés dans le cerveau d’une souris vivante, ils parviennent, en toute sécurité, à stimuler des neurones et à mesurer le comportement des cellules pendant plus d’un an.

Left: As demonstrated here in water, the mesh is extremely flexible once in the brain.
Right: Out of the brain (or water), the structure goes limp.
© Lieber Research Group, Harvard University

De telles interfaces électroniques dans le cerveau pourraient un jour être essentielles pour des patients atteints de maladies neurologiques telles que le Parkinson. Ces maladies provoquent la mort de groupes de neurones dans une partie du cerveau, et engendrent des tremblements incontrôlables. En envoyant des secousses électriques adaptées et très précisément ciblées dans la région en question, cela peut aider à donner un coup de fouet aux neurones encore vivants et arrêter les symptômes du Parkinson.

Aujourd’hui certains patients peuvent bénéficier d’un traitement par électro-stimulation profonde du cerveau (stimulation cérébrale profonde). Mais ce protocole possède beaucoup de limites. Il consiste à implanter des électrodes rigides et relativement épaisses dans le cerveau. C’est loin d’être idéal dans un organe aussi fragile : après quatre semaines, des cicatrices dans les tissus endommagés apparaissent. Et pour que les électrodes puissent continuer à fonctionner à travers les zones cicatricielles, il faut augmenter le voltage utilisé pour stimuler les neurones. Cela peut être dangereux, et parfois une intervention chirurgicale supplémentaire est nécessaire pour remplacer l’implant.

The device is flexible enough to be injected by a needle. The net-like structure prevents it from disrupting neurons too much once implanted.
© Lieber Research Group, Harvard University

Charles Lieber, pionnier en chimie et en nanomatériaux d’Harvard, avait une autre idée : une interface conductrice dans le cerveau qui imiterait les détails précis du cerveau lui-même. Exactement comme les neurones se connectent entre eux via un réseau avec des zones libres traversées par des protéines et des fluides, le nanomaillage électronique conçu par Lieber laisse de l’espace disponible pour les neurones, plutôt que de repousser ces derniers de chaque côté d’un objet étranger rigide (électrode). « Ce dispositif brouille l’interface entre le système vivant et l’implant » déclare Guosong Hong, post-doctorant au laboratoire de Lieber.

L’extrême flexibilité du maillage, constitué de fils d’or pris en sandwich entre des couches de polymère, est aisément aspirée dans une aiguille afin d’être injecté plutôt que d’être implanté. Cela permet d’éviter une chirurgie invasive. Une partie du maillage reste en surface du cerveau à travers un orifice dans la boîte crânienne. De cette façon, il peut être relié à un ordinateur qui contrôle les impulsions électriques et mesure l’activité neuronale. Mais au final, reconnaît Lieber, le système de contrôle et la source d’énergie nécessaire au fonctionnement du dispositif pourraient être implantés dans le corps, comme le sont les dispositifs actuels de stimulation cérébrale profonde.

Les chercheurs envisagent bien d’autres usages au-delà de la maladie de Parkinson. Ce système pourrait participer au traitement de la dépression et de la schizophrénie avec plus de précision que les médicaments actuels, qui noient le cerveau entier de produits chimiques et sont à l’origine de nombreux effets secondaires.

Il va sans dire, que ce dispositif devra être testé sur l’homme. L’équipe de Lieber travaille en partenariat avec les médecins du Massachusetts General Hospital et va prochainement commencer les expériences chez les patients souffrant d’épilepsie.

Traduction Virginie Bouetel

MIT Technology Review

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De l’électronique injectée directement dans le cerveau
Un implant cérébral montre le potentiel de l’interface-neuronale (IND) pour le cerveauScientists Just Invented the Neural Lace

Une puce microfluidique reproduit la jonction neuromusculaire

Réplication de la connexion entre les muscles et les nerfs

La nouvelle puce pourrait aider à tester des médicaments pour la SLA et d’autres troubles neuromusculaires.

Des ingénieurs du MIT ont développé un dispositif microfluidique qui réplique (reproduit) la jonction neuromusculaire – la connexion vitale où le nerf rencontre le muscle. Le dispositif, de la taille d’une pièce de 0,25$, contient une simple bande musculaire et un petit ensemble de motoneurones (ou neurones moteurs). Les chercheurs peuvent influencer et observer les interactions entre les deux, au sein d’une matrice tridimensionnelle réaliste.

The researchers fabricated a microfluidic device with two important features: a three-dimensional environment, and compartments that separate muscles from nerves to mimic their natural separation in the human body. They suspended muscle and neuron cells in a hydrogel and injected them in the millimeter-sized compartments (thin channels shown in blue) and supplied culture medium from each side of the neuron/muscle tissue (large channels shown in blue) to mimic a three-dimensional environment.
Image: Sebastien Uzel

Les chercheurs ont génétiquement modifié les neurones dans le dispositif pour répondre à la lumière. En projetant la lumière directement sur les neurones, ils peuvent précisément stimuler ces cellules, qui à leur tour envoient des signaux pour exciter la fibre musculaire. Les chercheurs ont aussi mesuré la force que le muscle exerce dans le dispositif quand celui-ci tremble (se convulse) et se contracte en réponse.

Les résultats publiés en ligne sur Science Advances, peuvent aider les scientifiques à comprendre et identifier des médicaments pour traiter la sclérose latérale amyotrophique SLA (maladie de Charcot), plus communément connue sous le nom de maladie de Lou Gehrig, aussi bien que d’autres conditions neuromusculaires.

« La jonction neuromusculaire est impliquée dans un grand nombre de troubles très invalidants, parfois brutaux et mortels, pour lesquels beaucoup de choses restent encore à découvrir », dit Sebastien Uzel, qui a dirigé les travaux en tant que diplômé du Department of Mechanical Engineering du MIT. « L’espoir est, être capable de former des jonctions neuromusculaires in vitro nous aidera à comprendre comment certaines maladies fonctionnent ».

Les coauteurs d’Uzel comprennent Roger Kamm, le Cecil and Ida Green Distinguished Professor of Mechanical and Biological Engineering au MIT, suivi de l’ancien étudiant diplômé aujourd’hui post-doctorant Randall Platt, chercheur scientifique Vidya Subramanian, ancien étudiant chercheur Taylor Pearl, senior post-doctorant Christopher Rowlands, ancien post-doctorant Vincent Chan, professeure associée de biologie Laurie Boyer, et le professeur d’ingénierie mécanique et d’ingénierie biologique Peter So.

Pour en savoir plus : MIT News

Traduction Thomas Jousse

Microfluidic design and assembly.
(A) The microfluidic design features three parallel gel regions accessible by six gel filling ports and flanked by two medium channels connected to four medium reservoirs. A surrounding vacuum channel allows for temporary bonding. Scale bar, 2 mm. (B) The platform is composed of a top microfluidic layer assembled on top of a PDMS membrane featuring two sets of two capped pillars (inset), itself bonded to a coverslip. (C) Schematic displaying the final coculture arrangement: embedded in a hydrogel, muscle bundles that are wrapped around and exerted force to the pillars are innervated by neurospheres located in the opposite gel chamber separated by a 1-mm-wide gel region.

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