Les personnes paralysées ont maintenant une chance de restaurer le mouvement des membres en contrôlant le pouvoir de la pensée. Un groupe de chercheurs de l'Université Case Western Reserve a développé le premier système implantable pour enregistrer l'activité et la stimulation musculaire du cerveau, qui rétablit le mouvement des mains et des mains chez les patients paralysés.
Le système comprend une interface neuro-informatique avec des électrodes d'enregistrement intégrées dans le crâne et une stimulation électrique fonctionnelle (
FES ). La première personne à tester la technologie a été le résident de Cleveland, âgé de 56 ans, Bill Kochevar, qui a été paralysé sous ses épaules à la suite d'un accident. Avec son aide, il a rétabli le mouvement des bras et des mains.
«Notre étude en est à ses débuts, mais nous pensons que cette neuro-prothèse peut offrir aux personnes paralysées la possibilité de restaurer la fonction de la main pour les activités quotidiennes. Maintenant, cette technologie permet à une personne paralysée d'atteindre un objet et de le prendre, c'est-à-dire qu'elle peut manger et boire. Avec le développement ultérieur, la technologie peut donner un contrôle plus précis, élargissant la gamme d'actions possibles », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Bolu Ajiboye.
L'expérience Kochevar fait partie du programme d'essais cliniques BrainGate, qui est mené par un consortium d'institutions universitaires et médicales évaluant la sécurité et l'efficacité du système d'interface neuro-informatique chez les personnes paralysées. D'autres recherches de BrainGate ont montré que les gens peuvent
contrôler le curseur sur un écran d'ordinateur ou avec un
bras robotisé .
Jonathan Miller, professeur adjoint de neurochirurgie à l'École de médecine de l'Université Case Western Reserve, a dirigé une équipe de chirurgiens qui ont implanté deux réseaux d'électrodes à 96 canaux sur la surface du cerveau. Ensuite, ils ont implanté 36 électrodes des systèmes FES, qui revitalisent les muscles des bras supérieurs et inférieurs.
Les tableaux enregistrent les signaux du cerveau lorsque Kochevar représente le mouvement de sa main ou de son bras dans son ensemble. L'interface du neuro-ordinateur décode les informations enregistrées à partir des signaux du cerveau sur les mouvements qu'elle a l'intention de faire, puis elle est convertie par le système FES en modèles d'impulsions électriques pour contrôler le système de stimulation électrique.
Les impulsions envoyées par les électrodes FES activent les muscles qui contrôlent les épaules, les coudes et les poignets. Pour surmonter la gravité, qui autrement ne lui permettrait pas de lever et d'étendre sa main, Kochevar utilise un support mobile pour ses mains, qui est également sous le contrôle de son cerveau.
Avant l'implantation, Kochevar a d'abord appris à utiliser ses signaux cérébraux pour déplacer ses mains en réalité virtuelle sur un écran d'ordinateur. Au fur et à mesure que la capacité de Kochevar à déplacer son bras virtuel s'est améliorée au cours des quatre prochains mois de formation, les chercheurs ont suggéré qu'il serait capable de contrôler son bras et sa main.
Huit ans d'atrophie musculaire ont nécessité une rééducation. Les chercheurs ont effectué des procédures cycliques pour la stimulation électrique du bras et de la main de Kochevar. Depuis 45 semaines, sa force, son amplitude de mouvement et son endurance se sont considérablement améliorées. Quand il a essayé de bouger sa main, les scientifiques ont mis en place des modèles de stimulation pour développer ses capacités motrices.
Maintenant, le patient peut forcer chaque pensée dans l'articulation de sa main droite à se déplacer individuellement. Ou, simplement en pensant à la nourriture ou à la boisson, il amène les muscles dans un mouvement coordonné. Lorsqu'on lui a demandé de décrire comment il commande le mouvement de ses mains, Kochevar a répondu: «Je la fais bouger sans effort particulier. J'y pense et ça marche. »
Les chercheurs notent que la réalisation nécessaire pour utiliser la technologie en dehors du laboratoire n'est pas si loin de la réalité. Actuellement, des travaux sont en cours pour créer des implants sans fil pour le cerveau, et les chercheurs améliorent les schémas de décodage et de stimulation nécessaires pour déterminer plus précisément les mouvements. Des systèmes FES entièrement implantables ont déjà été développés et sont testés dans des essais cliniques distincts.
La technologie de recherche BrainGate a été initialement développée à l'Université Brown dans le laboratoire de John Donoghue, aujourd'hui fondateur du Wyss Bio and Neuroengineering Center à Genève. Les électrodes d'enregistrement implantables, connues sous le nom de matrices Utah, ont été conçues à l'origine par Richard Norman, professeur émérite de bio-ingénierie à l'Université de l'Utah.
doi:
http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(17)30601-3