Applications

Application Informatiques :

Dans ce deuxièmes cas nous verrons des application d’ ICM dans le domaine de la communication des pensées par biais informatique.

Les patients dont les capacités de communication ont été altérées peuvent bénéficier de la technologie d’une ICM, pour par exemple communiquer a travers un ordinateur ou naviguer sur le web par la pensé.

Grâce au projet "RoBIK" (Robust Brain computer Interface for virtual Keyboard), il existe aujourd'hui un espoir de pouvoir communiquer avec des personnes n’ayant plus l’usage de la parole, atteintes du locked-in syndrôme ou souffrant d'un handicap moteur lourd. Ce projet ambitieux vise à créer un système BCI (Brain Computer Interface).

"RoBIK" permet d'écrire sur écran d'ordinateur grâce à la concentration. Par l'intermédiaire d'électrodes placées sur le cuir chevelu, les chercheurs enregistrent les variations de l'activité cérébrale. Cette technologie est développée en Rhône-Alpes et des tests sont actuellement réalisés en région parisienne, un engin est en cours d'expérimentation.

Avec la même méthode de fonctionnement, les patient tétraplégiques imaginent une souris d'ordinateur sous leur main et par la pensée arrivent à déplacer un curseur sur un clavier virtuel modélisé sur un écran.

En plus de lettres, le clavier inclut des mots prédéfinis facilitant la composition de phrases ou d'idées.

Matthew Nagle (1980-2007) fut le 1er humain à utiliser une ICM pour restaurer des fonctionnalités altérées suite à une paralysie Il était tétraplégique, paralysé à partir du cou. Des lors de sa connexion à l'ICM, Nagle a pu contrôler un curseur de souris, commander une télévision, lire ses mails, dessiner sur un écran et aussi contrôler la prothèse d'une main.

Depuis plusieurs années les nombreuses avancées et découvertes obtenus dans le domaine d’application informatique des ICM ont permis d’ouvrir la voie vers de nouveaux champs de recherche très prometteur.

Manipulation du décors par la pensée via un casque Emotiv

Singe manipulant un bras robotique par la pensée

Rat équipé d'un implant cérébrale

Applications sur Cobayes :

Nous verrons dans ce quatrième cas l’influence des ICM dans les applications sur cobaye en laboratoire et comment ces recherches ont été l’influence des applications sur les hommes.

Plusieurs laboratoires ont étudié les signaux corticaux des singes et des rats afin de mettre au point des ICM capables de reproduire des actions.

Des singes ont pu ainsi télécommander le déplacement d’un bras robotisé grâce à un joystick afin de réaliser des tâches simples grâce à leur pensée. Au passage, on enregistrait leur activité cérébrale au moyen de centaines de micro-électrodes connectées à certains groupes de neurones. Puis on supprimait le joystick, mais cela ne changeait rien : le singe contrôlait le bras robotisé par la pensée.

Cela fait déjà plus d’une décennie que des tests de ce genre sont effectué sur des singes et autres cobayes, cela a aujourd’hui abouti, de plus ces expériences ont très largement contribuée aux succès des application chez l’homme.

D’autres expériences ont permis de prouver qu’il était possible d’influer sur le comportements d’un sujet (ici un rat), en envoyant des stimulations dans des zones très précise du cerveau du sujet, grâce à un ordinateur des chercheurs ont réussi à influer sur les directions de déplacement de ce dernier. Grâce à une caméra placée sur son dos les chercheurs pouvaient voir en temps réel les déplacements de l’animal et ainsi constater les directions prises.

Patient écrivant à un ordinateur via la pensée et un casque à élèctrode

Patiente tétraplégique manipulant un bras robotique par la pensée

Implant cérébrale ne mesurant que quelques millimètres

Application public :

Nous verrons dans ce troisième cas l’application informatique des ICM dans le domaine public ou plus précisément les jeux vidéo, domaines accessible à tous.

Ces applications bien que disponible pour tous, comportent un certains inconvénient dans le cas du logiciel qui va retranscrire l’information à l’ordinateur, en effet chaque actions prédéfinis doivent être apprises et reconnu par la machine.

Dans le cadre du contrôle par la pensée, une limite peut apparaître lors de la phase d'apprentissage, car le logiciel nécessite un calibrage. Il s'agit d'un apprentissage comparable à celui des technologies de reconnaissance vocale, exigeant que l'utilisateur parle avant de pouvoir reconnaître et comprendre sa voix. Ici, il s'agit par exemple de commencer à faire des mouvements de la main, pour que les signaux électriques correspondants dans le cerveau puissent être enregistrés avant d'être reconnus.

Conséquence : il est ensuite possible de faire ce même mouvement de la main, ou... tout simplement de l'imaginer.

Attention, imaginer le mouvement, ce n'est pas le voir, c'est d'ailleurs pour cela que certaines personnes ne pourront pas exercer ce type de contrôle par "activité imaginaire", car elles n'arriveront pas à imaginer correctement les mouvements.

Si les ICM peuvent avoir des applications grand-public (comme dans le domaine du jeu vidéo), ce sont surtout leurs applications sur cobaye qui demeurent l’un des moteurs principaux des recherches sur la compréhension du cerveau.

Conclusion :

Et si ces potentielles applications sont multiples et touchent de nombreuses pathologies neurologiques aux caractéristiques très différentes, il n’existe toujours pas aujourd’hui d’exemple où une ICM s’est imposée comme la meilleure solution thérapeutique ou le meilleur palliatif du handicap, cependant les nombreuses recherches, expériences et applications effectuées à ce jour ont permis des avancés très prometteuses dans la recherche sur le cerveau et son fonctionnement et il est évidant que les prochaines décennies seront riches en innovations et autres inventions révolutionnaire.

Applications Médicales :

Précisément, les ICM sont nées de progrès technologiques et de la quête de nouvelles solutions thérapeutiques.

Médicalement, les ICM jouent surtout le rôle de prothèse afin de restaurer la vue, l'ouïe ou le mouvement chez les humain qui en sont déficitaire. Mais elles permettent également de comprendre les causes et les mécanismes des grandes pathologie du système nerveux afin de proposer des traitements nouveaux et spécifiques en fonction des dysfonctionnements.

De nombreuses équipes de recherche travaillent au développement d’ICM destinées à la manipulation d’exosquelettes, des dispositifs de soutien destinés à des personnes totalement paralysées, afin de leur permettre de se lever, de se déplacer et d’effectuer différents mouvements. Mais bien d’autres applications sont envisagées : contrôler un fauteuil roulant ou une prothèse de membre, faire parler ou écrire un ordinateur. Aux États-Unis, des chercheurs ont déjà réussi à obtenir le contrôle à distance d’un bras robotisé par des personnes tétraplégiques.

Dans ce premier cas nous verrons une application des ICM dans le domaine de la manipulation d’exosquelettes.

Nous pouvons observer dans la photo ci-dessus qu’une patiente tétraplégique parvient a l’aide d’un capteur de quelques millimètres, directement implanté dans le cerveau à mouvoir un bras robotique et à le contrôler afin d'effectuer des taches simple comme attraper des objets, dans la cas présent à attraper un récipient et y boire presque sans assistance..

Les signaux des ondes cérébrale de la patiente sont captée et interprétée par un ordinateur reconnaissant ainsi le mouvement à effectuer pour enfin le transmettre au bras robotique. Cela fait plus de dix ans que des essais chez les singe ont permis d'espérer parvenir à un succès chez l'homme. C'est désormais chose faite

Différentes vues d'un implant cérébrale

Casque commercialisé par la marque Emotiv