L’ingénierie de neuroprothèses réactives et adaptables de demain

De nombreuses découvertes illustrent le progrès rapide en matière de prothèses de mains et de jambes, ainsi que des yeux, mais également des interfaces cerveau-machine.

WASHINGTON, DC 14-Nov-2017 – Si l’on en croit les études présentées aujourd’hui à Neuroscience 2017, la réunion annuelle de la Society for Neuroscience et la plus importante source mondiale d’informations émergentes relatives aux sciences du cerveau et de la santé, des prothèses perfectionnées de membres et des yeux ainsi que des interfaces cerveau-machine exploitent des circuits neuronaux existant afin d’améliorer la qualité de vie des personnes présentant ayant une déficience sensorielle.

Des millions de personnes à travers le monde sont incapables d’utiliser pleinement leurs corps ou leurs sens en raison d’une maladie, d’une blessure ou d’une amputation. Au mieux, les thérapies modernes et les prothèses ne rétablissent que partiellement la fonction. Au cours de ces 20 dernières années, les progrès de l’ingénierie biomédicale ont conduit au développement d’interfaces entres les dispositifs prothétiques, le système nerveux et les tissus humains, qui améliorent l’efficacité des dispositifs biomédicaux.

Les nouvelles découvertes d’aujourd’hui montrent que :

Les signaux neuronaux d’une moelle épinière extraite d’un rongeur peuvent contrôler les fibres musculaires disposées dans une boîte de Pétri, fournissant une nouvelle technique pour étudier comment le système nerveux dirige le mouvement (Collin Kaufman, résumé 781.11 voir le résumé ci-joint)

Un patient tétraplégique peut apprendre à adapter son activité neurale afin de maintenir le contrôle d’une interface cerveau-machine face à des défis techniques (Sofia Sakellaridi, résumé 777.06 voir le résumé ci-joint).

La restauration du sens du toucher par le biais d’une prothèse de main sur un membre amputé améliore la motricité, réduit la douleur du membre fantôme, et procure un sentiment d’appropriation de la main (Jacob Anthony George, résumé 642.04 voir le résumé ci-joint).

D’autres résultats récents abordés montrent que:

Une prothèse rétinienne entièrement organique, faite de couches de polymères photosensibles et de soie, a entraîné une activité cérébrale et un comportement associés à la vision chez des rats aveugles (Jose Fernando Maya-Vetencourt, 683.02 voir le résumé ci-joint).

Des implants cérébraux conçus pour fondre et ne laisser aucune trace

« Contrairement à de nombreuses thérapies pharmacologiques ou biologiques visant à aider les personnes souffrant de lésions ou de maladies neurologiques, les solutions d’ingénierie ont le potentiel pour une restauration immédiate et parfois de manière impressionnante » explique le modérateur de conférence de presse Leigh Hochberg du Massachusetts General Hospital, Brown University, et du Providence VA Medical Center, également expert en neurotechnologies. « C’est vraiment passionnant de voir l’avancement de la recherche en neuroscience fondamentale et en neuro-ingénierie au cours des dernières années, qui mène à la création de technologies qui aideront à réduire le fardeau des maladies neurologiques et psychiatriques ».

Cette recherche a été soutenue par des organismes de financement nationaux tels que les National Institutes of Health, ainsi que d’autres organisations publiques, privées et philanthropiques dans le monde entier. Pour en savoir plus sur les neuroprothèses et l’interface cerveau-machine, visiter le site BrainFacts.org.

La Society for Neuroscience (SfN) est une organisation qui réunit environ 37 000 scientifiques et cliniciens qui étudient le cerveau et le système nerveux.

Lire le communiqué de presse complet et étudier les résumés

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

traduction Virginie Bouetel

EurekAlert, Society for Neuroscience

Rob Spence le premier Eyeborg

Le Canadien Rob Spence est le premier eyeborg autoproclamé.

Rob Spence a 9 ans quand il est victime d’un accident alors qu’il tire au fusil chez son grand père, perdant ainsi son œil droit. Aveuglé d’un œil pendant toute son adolescence, Rob décida il y a bientôt 10 ans d’installer une micro caméra sans fil à la place de son œil de verre et de se lancer dans la réalisation.

La première version de l’eyeborg – élue comme l’une des meilleures inventions de l’année 2009 par le Time Magazine – voit le jour en 2009. Conçue avec l’aide de Steve Mann, professeur au Massachusetts Institute of Technology et expert en technologie “cyborg“, cet œil bionique filme et enregistre en permanence ce que vit le réalisateur. Si cette caméra n’est pas encore connectée à son nerf optique et n’a pas permis à Rob de recouvrir la vue de son œil droit, celle-ci permet à Rob d’en mettre plein la vue sur les plateaux télé !

Rob Spence a son credo : nous sommes tous des cyborgs et la fiction ne tardera pas à supplanter la réalité, c’est d’ailleurs avec cette phrase que le réalisateur aime se présenter. Souvent comparé au héros cyborg Adam Jensen du jeu vidéo cyberpunk « Deus Ex – Human Revolution », ayant subi lui aussi des greffes mécaniques, Rob a été contacté par Square Enix, le studio ayant produit le fameux jeu vidéo. Celui-ci lui commande la réalisation d’un documentaire sur ces humains augmentés qui “s’upgradent“ au fil des évolutions technologiques. Entre prothèses et humain augmenté, le documentaire “ Deus Ex: The Eyeborg Documentary“ retrace le parcours des pionniers d’une humanité de cyborgs.

Sony brevette des lentilles de contact mimant un appareil photo
Un brevet de Google révèle la vision pour un implant oculaire cyborg

Sony brevette des lentilles de contact mimant un appareil photo

Sony a déposé un brevet pour une « lentille de contact appareil photo » qui permettrait à l’utilisateur de prendre des photos d’un simple clignement délibéré de l’œil et de les stocker sur un dispositif smartphone ou une tablette sans fil.

Un brevet de Google révèle la vision pour un implant oculaire cyborg

Les images provenant de l’appareil peuvent aussi être stockées dans la lentille elle-même avant d’être télétransmises.

Bien que d’autres compagnies, dont Google, ont déposé des brevets pour des « lentilles intelligentes », Sony a inclus des fonctionnalités améliorées dans ce dépôt de brevet, telles que : le zoom et la stabilisation d’image, avec la capacité de faire la différence entre un clignotement régulier et volontaire pour prendre des photos.

L’objectif, selon la demande de brevet US, est « de fournir une lentille de contact et un support de stockage capable de contrôler une unité de prise d’image prévue dans la lentille. »

La solution comprendrait une unité de lentille étant configurée pour être portée sur un globe oculaire ; une unité de prise d’image configurée pour prendre une photo, cette unité étant prévue dans l’unité de la lentille ; et une unité de commande de capture d’image configurée pour commander l’unité de capture.

Bien que le brevet donne un aperçu des futures perspectives de R&D de Sony, la technologie requise pour intégrer la fonctionnalité proposée dans une lentille de contact minuscule n’existe pas actuellement. En conséquence, le système proposé n’est qu’un concept prototype ayant émergé des laboratoires japonais de l’entreprise.

traduction Thomas Jousse

Biometric Update

L’Homme réparé ?

stimulation électrique, crédit france 2

On sait aujourd’hui réparer une grande partie des « pièces » qui font tourner la mécanique humaine. Articulations artificielles, membres robotisés, implants cochléaires, rétines artificielles, on va même jusqu’à remplacer par une machine un organe aussi symbolique que le cœur. Tout cela était un vieux rêve, un fol espoir, que caressaient déjà les Egyptiens de l’Antiquité : la plus vieille prothèse au monde est un orteil en bois retrouvé sur une momie !

Mais il a fallu des chirurgiens novateurs, des médecins humanistes et des bricoleurs de génie pour que les hommes mutilés retrouvent une jambe, un bras, un visage… une intégrité physique qui leur rend leur humanité.

Histoire des prothèses (PDF)
Étude mondiale de Retina Implant de la micro-puce Alpha IMS
France : Les premiers implants du système de prothèse rétinienne Argus® II – « oeil bionique » rend la vue

émission du 31/03/2015, sommaire : France 2 Aventures de Médecine ; La stimulation électrique

L’Apartheid Mécanique

En 2027, partout sur la planète, les personnes mécaniquement augmentées ont été prises d’une véritable folie meurtrière et incontrôlable. Des millions de gens ont trouvé la mort. Des centaines de milliers ont été blessés. Conséquence directe de cette catastrophe mondiale, la société est désormais divisée par la haine, les préjugés et la crainte, et de nombreux pays ont décidé de réagir en légiférant. Parmi ces lois discutables, la plus médiatique est celle dite “du retour à l’humain”, qui vise à isoler les “Augmentés” des “Organiques”.

Portail officiel : http://www.deusex.com

Un brevet de Google révèle la vision pour un implant oculaire cyborg

Google a une vision pour les yeux cyborg qui va bien au-delà de l’idée des lentilles de contact intelligentes. L’entreprise Alphabet a déposé un brevet sur l’idée de remplacer le cristallin naturel de l’œil humain avec un implant de lentille électronique. Un tel implant oculaire cyborg pourrait remplacer les fonctions de la vision normale et corriger les problèmes de vue. Mais l’existence du concept laisse également entrevoir les possibilités futures pour mettre les capacités d’une lentille de contact intelligente directement à l’intérieur de l’œil.

La demande de brevet Google envisage un laser perçant un trou dans la capsule du cristallin qui protège la lentille naturelle de l’œil humain, selon une étude fournie par le cabinet juridique de technologie ClientSide . Des vibrations ultrasoniques (ultrasonores) aideraient à briser la lentille naturelle de l’œil afin que les fragments puissent être aspirés par le trou. Qui ouvrirait la voie pour l’injection du dispositif de lentille électronique et un fluide capable de solidification en hydrogel de silicone. Le résultat final ? Une nouvelle lentille électronique qui peut ajuster sa forme pour fournir la mise au point appropriée pour une vision normale — ou de corriger des problèmes tels que la vision myope sans nécessité de lentilles de contact ou des lunettes supplémentaires.

Un tel implant oculaire cyborg pourrait changer de forme et ajuster la vision du porteur à l’aide de technologies telles que les cristaux liquides micro miroirs et de minuscules pompes micro-fluidiques. Il peut également inclure des lentilles supplémentaires pour aider à résoudre les problèmes de vue tels que la myopie ou l’astigmatisme.

L’implant peut envoyer sans fil des données au smartphone, tablette ou ordinateur portable qui dispose d’une connexion Internet. Ces dispositifs pourraient ensuite transmettre les données au bureau de l’optométriste ou à une clinique. En réponse, un optométriste ou un autre expert médical pourrait potentiellement envoyer des signaux avec des commandes pour modifier la programmation qui contrôle la vision électronique de la lentille. Cela pourrait représenter l’équivalent d’une mise à jour sans fil pour les prescriptions de lentilles correctrices.

Pour garder l’implant oculaire de cyborg en cours d’exécution, le brevet de Google suggèrent une antenne de récupération d’énergie qui peut recevoir des transmissions de puissance sans fil à partir de sources d’énergie à proximité. Cela signifie une source d’alimentation à proximité, portée comme un morceau de bijoux ou de vêtements, pourrait garder l’implant oculaire cyborg alimenté en permanence. Alternativement, une source d’énergie peut recharger la batterie de l’implant lorsque la personne dort.

L’application la plus évidente de cet implant cyborg est liée aux plans connus de Google pour les lentilles de contact intelligentes. Une application de la lentille de contact intelligente utiliserait des capteurs pour mesurer les niveaux de glucose dans les larmes de personnes atteintes de diabète. Mais une demande antérieure de brevet Google décrit comment une lentille de contact intelligente pourrait permettre également aux porteurs de lire des informations dans des codes-barres, de détecter des allergènes environnementaux et de surveiller la température du corps ou taux d’alcoolémie du porteur, selon Tech Insider. En 2014, une équipe de l’Université du Michigan a même décrit la nouvelle technologie de capteur qui pourrait fournir la vision de nuit dans une lentille de contact intelligente.

Une demande de brevet ne garantit jamais qu’une société transformera réellement l’idée en produit. Mais ce brevet particulier suggère que Google maintienne certainement l’avenir des dispositifs et des implants oculaires intelligents à l’esprit. Il peut également constituer une autre étape vers l’avenir des implants cybernétiques au-delà des bras et jambes artificiels — quelque chose de plus proche des visions de science fiction de l’anime japonais “Ghost in the Shell” ou des lentilles de contact intelligentes portés dans le thriller d’espionnage tel que le film “Mission Impossible“.

Discover

Des scientifiques australiens vont bientôt commencer les essais pour un œil bionique entièrement implantable

Ajoutant aux récents buzz entourant le développement de systèmes d’œil bionique voici que des scientifiques australiens vont commencer des essais sur Phoenix99 l’œil bionique — un système entièrement implantable qui marque un progrès important dans la technologie de stimulation neuronale.

Le dispositif, mis au point par des ingénieurs de l’Université de New South Wales (UNSW), a déjà été démontrée avec succès en travaux préclinique mené par une équipe d’élites experts chirurgicaux de Sydney, et il est prévu de donner aux patients une meilleure vision que toutes les technologies actuelles de la restauration.

Plus récemment, cette initiative a reçu un financement plus important pour passer de la recherche à la phase suivante : l’implantation humaine.

« Nous avons vraiment été enthousiasmés par le premier essai parce qu’il s’est avéré que la technologie et la technique de mise en œuvre fonctionnent », dit Gregg Suaning, un des inventeurs du système bionique. « Les patients “apprennent” à utiliser la technologie, de la même manière qu’une personne implantée avec un implant cochléaire “apprend” à entendre des impulsions électriques ».

Les scientifiques derrière l’étude ont fait des recherches sur la technologie de l’œil bionique dès 1997 dans l’espoir d’aider les gens souffrant de rétinite pigmentaire, une maladie dégénérative qui provoque chez des individus la perte de leur d’acuité visuelle à partir de 30 ans et conduit souvent à la cécité complète dans les 10 ans. Cela affecte presque 2 millions de personnes dans le monde, et bien que des progrès aient montré que des médicaments peuvent ralentir, les scientifiques n’ont pas encore trouvé un moyen d’inverser la dégénérescence.

Cependant, la technologie bionique pourrait être un moyen de restaurer la vue.

L’équipe rapporte que les dispositifs Phonenix99 pour des essais cliniques chez les humains sont totalement implantables et offriront une meilleure vision que toute la technologie disponible. Le plan est d’implanter Phoenix99 à une douzaine de patients dans les deux prochaines années. La chirurgie prendra environ deux à trois heures, et la seule preuve de l’implant bionique est un petit disque derrière l’oreille qui transmet l’alimentation et les données à l’appareil, qui délivrera ensuite des impulsions électriques à l’œil.

Les utilisateurs porteront aussi une paire de lunette équipée d’une petite caméra, qui aidera la stimulation des cellules nerveuses dans la rétine du patient et d’envoyer des signaux au cortex visuel du cerveau.

Source: Engineering UNSW

La santé haute définition : Autour de la notion d’homme « augmenté »

MEDECINE/SCIENCES Volume 26, Numéro 4, Avril 2010 p. 427-431

Florence Arnoux
Directeur d’hôpital, Assistance publique-Hôpitaux de Marseille,
80, rue Brochier, 13354 Marseille 05
Chercheur associé au CHERPA (Croyances, Histoire, Espaces, Régulation Politique et Administrative),
Sciences Po Aix-en-Provence, 25, rue Gaston de Saporta, 13625 Aix-en-Provence Cedex 1

Aujourd’hui encore, nous nous représentons essentiellement notre corps comme un organisme invariant, stable, circonscrit, où les yeux permettent de voir, les poumons de respirer… Comment imaginer ce que pourra demain un corps qui serait prolongé chimiquement, mécaniquement, informatiquement, un homme « augmenté » (enhanced man), amélioré par les technosciences ? Cette question intéresse de plus en plus les sciences biomédicales, captive les chercheurs et retient l’attention du grand public. Nous aspirons en effet tous à une meilleure santé, une vie dépourvue de douleur, de souffrance, à faire l’expérience d’un bien-être complet. À cette aspiration généralisée s’ajoute l’obsession de la société de remplacer l’homme au travail tout en le rendant plus efficace, plus productif, plus performant. En survalorisant les performances individuelles, nos sociétés post-industrielles encouragent en quelque sorte le dopage dans la pratique sportive, professionnelle, sexuelle, militaire. Enfin, et surtout, parmi la nébuleuse de désirs qui nous animent figure la volonté démiurgique de retarder l’échéance de la mort, de faire reculer la fatalité, de dépasser la frontière biologique programmée dans notre ADN et dite « limite de Hayflick », du nom du microbiologiste américain qui démontra dès 1965 que les cellules ne pouvaient se diviser qu’un nombre fini de fois avant de mourir. Rompre avec l’entropie, soustraire l’homme au deuxième principe de la thermodynamique : de très sérieux scientifiques, comme ceux qui officient dans le très célèbre Massachusetts Institute of Technology (MIT), s’y essayent.

Les possibilités d’intervention sur l’homme sont grandes aujourd’hui et les technologies de la santé, qu’elles soient préventives, diagnostiques ou thérapeutiques, ont beaucoup évolué sous les effets des progrès, entre autres, de la biologie, de la physique, de la chimie et de l’informatique. La convergence des biotechnologies actuelles, des neurosciences, de la biologie de synthèse, de la prothétique, de la robotique, des technologies de l’information, des nanotechnologies permet de franchir les frontières connues ou de créer des interfaces entre les espèces (humaine, végétale, animale), entre les genres (hommes-femmes), entre l’homme et l’artéfact, entre l’homme et le divin, ou encore entre le vivant et l’inerte…

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Le projet oeil bionique : Boston Retinal Implant Project (BRIP)

Créé par le Dr Joseph Rizzo et le professeur John Wyatt, l’implant vise à restaurer la vue à des patients qui souffrent de cécité dégénérative.

peut restaurer la vision à la personne aveugle en envoyant des signaux d’ondes lumineuses au nerf optique

Le dispositif peut aider les patients atteints de la maladie dégénérative de l’oeil à voir des formes, des contours et des images partielles. Malheureusement, l’appareil ne fonctionne pas sur tous les types de cécité. Les patients doivent avoir au moins 10 % de leur nerf optique intacte parce que le dispositif a besoin d’utiliser le nerf optique pour envoyer le signal au cerveau.

pour en savoir plus : Boston Retinal Implant Project (BRIP)