Parler avec des proches, jouer à un jeu informatique et contrôler une prothèse - tout cela peut être fait même
Comment les personnes paralysées reprennent-elles une vie normale ?
James Johnson espère pouvoir s'asseoir un jourà nouveau au volant. S’il fait cela, c’est en utilisant uniquement le pouvoir de ses pensées. En mars 2017, Johnson s'est cassé le cou dans un accident et est resté presque complètement paralysé des épaules jusqu'aux pieds.
Les spécialistes de la réadaptation de Johnson lui ont présentépar des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Il a été invité à participer à un essai clinique sur une interface cerveau-ordinateur (BCI ou BCI).
Il a d'abord subi une chirurgie neurochirurgicale etimplanté deux grilles d’électrodes dans le cortex cérébral. Ces électrodes enregistrent le déclenchement des neurones du cerveau. Ensuite, les chercheurs utilisent des algorithmes pour décrypter ses pensées et ses intentions. Le système utilise ensuite l'activité cérébrale de Johnson pour faire fonctionner des applications informatiques ou pour l'aider à se déplacer dans une direction spécifique.
La première fois que Johnson a utilisé l’interface cerveau-ordinateur, implantée en novembre 2018, il a pu déplacer un curseur sur l’écran. Pour ce faire, il suffisait d’y réfléchir.
Depuis lors, Johnson a utilisé le BCI pour contrôlerun bras robotique pour jouer à des jeux vidéo et conduire une voiture simulée en réalité virtuelle. Johnson est l’une des 35 personnes à qui un BCI a été implanté à long terme dans le cerveau. Seulement une douzaine de laboratoires mènent de telles études, mais ce nombre est en augmentation.
Dans quelle mesure les appareils lisent-ils les pensées et vous aident-ils à réaliser ce que vous voulez ?
Au cours des cinq dernières années, l'éventail des compétencespouvant être restaurés à l’aide du BCI s’est considérablement élargi. En 2021 seulement, des scientifiques ont décrit un cas dans lequel un patient utilisait un bras robotique qui envoyait des informations sensorielles directement à son cerveau. Également une prothèse vocale pour ceux qui ont perdu la capacité de parler à cause d’un accident vasculaire cérébral. Et un homme capable de communiquer à une vitesse record tout en imaginant qu’il écrivait à la main.
La parole peut-elle être restaurée ?
"L'une des conséquences les plus graves des lésions cérébrales est la perte de la capacité de communiquer", explique Edward Chang, neurochirurgien et neuroscientifique à l'Université de Californie à San Francisco.
Au début du travail avec la BCI, les participants pouvaient se déplacercurseur sur l'écran de l'ordinateur, imaginant le mouvement de sa main et la façon dont il appuie sur les touches. Cette communication basée sur le curseur était capable de transmettre environ 40 caractères par minute, un record établi en 2017 par une équipe dirigée par Krishna Shena, neuroscientifique à l'Université de Stanford en Californie.
Puis, en 2021, le même groupe a signalé une nouvelle approche dans laquelle un membre, Dennis Degrare, était capable de véhiculer deux fois plus de personnages.
Le collègue de Shenoy - Frank Willett - a suggéré à Degrayimaginez-le écrire les mots à la main pendant que les chercheurs étudient les données de son cortex moteur. Le système avait parfois du mal à analyser les signaux qui concernaient des lettres visuellement similaires à la lettre - r, n et h, mais en général, il pouvait facilement identifier toutes les lettres.
L'algorithme de décodage a montré une précision de 95 %, mais lors de l'utilisation de la correction automatique, similaire à celle d'un smartphone ordinaire, la précision est passée à 99 %.
Mais il existe un autre moyen de transmettre l'information.Edward Chang, neurochirurgien et neuroscientifique à l'Université de Californie à San Francisco, a proposé une approche qui se concentre sur la parole plutôt que sur l'écriture. Tout comme le texte est composé de lettres individuelles, la parole est composée d'unités individuelles appelées phonèmes. En anglais, il existe environ 50 phonèmes : chacun peut être obtenu avec un certain mouvement du conduit vocal, de la langue et des lèvres.
Le groupe de Chang a d'abord travaillé pour étudier une partieLe cerveau qui génère les phonèmes et donc la parole est une région mal comprise appelée cortex laryngé dorsal. Les chercheurs ont créé un système de décodage vocal qui affiche les signaux décodés de l'utilisateur sous forme de texte sur l'écran. En 2021, le groupe a rapporté que l'appareil permettait à une personne de communiquer en utilisant un ensemble prédéterminé de 50 mots. La vitesse était de 15 mots par minute.
Dans ce cas, les scientifiques n'ont pas enregistré les données deneurones individuels. Au lieu de cela, ils ont utilisé des électrodes placées à la surface du cortex cérébral, qui détectent l'activité moyenne de tous les neurones. Les signaux ne sont pas aussi précis que ceux des électrodes implantées dans le cortex cérébral, mais l'approche est moins invasive.
Existe-t-il de tels dispositifs dans le domaine public ?
Aujourd'hui, la plupart des implantsqui enregistrent l'activité des neurones individuels, a été créé par Blackrock Neurotech. Ce sont des développeurs de dispositifs médicaux basés à Salt Lake City. Mais au cours des sept dernières années, l’intérêt commercial pour les BCI a considérablement augmenté. Par exemple, en 2016, l’entrepreneur Elon Musk a lancé NeuraLynx à San Francisco pour développer un appareil similaire. L'entreprise a levé 363 millions de dollars.
Président du conseil d'administration de Blackrock NeurotechFlorian Solzbacher a déclaré qu'il souhaitait commercialiser le système BCI d'ici un an. En novembre 2021, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, qui réglemente les dispositifs médicaux, a lancé un processus d'examen accéléré des produits de l'entreprise afin de faciliter leur mise sur le marché. Peut-être que leur interface deviendra le premier produit de masse dans ce domaine.
Et ensuite?
Les experts soulignent que les développeursLes appareils BCI commerciaux devront fonctionner sans aucune supervision experte pendant des mois, voire des années. Il est également important de s’assurer que l’interface fonctionne aussi bien pour chaque utilisateur.
Ils ont également noté que les progrès de l'apprentissage automatique aideront à résoudre le premier problème. Mais atteindre une efficacité universelle quel que soit l'utilisateur est une tâche plus difficile.
De plus, les éthiciens soulignent queque les utilisateurs doivent conserver un contrôle total sur les données de l'appareil. Les technologies modernes ne peuvent pas déchiffrer les pensées privées des gens, cependant, les développeurs auront des données sur tous les dialogues de l'utilisateur, ainsi que des données importantes sur la santé de leur cerveau. Il est à noter que l'IMC est un nouveau type de risque de cybersécurité.
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