La cartographie du cerveau montre que les régions motrices de la main peuvent être connectées à tout le corps

Depuis de nombreuses années, on pense que les régions motrices du cerveau dictent le mouvement dans certaines parties du corps. Cependant, une équipe de neuroscientifiques de Stanford et de l'Université Brown a récemment publié les résultats de leur nouvelle étude dans la revue Cell qui révèle que la région motrice de la main se connecte également à tout le corps.

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Les zones motrices pas aussi spécifiques que prévu

Des recherches antérieures ont permis aux neuroscientifiques de comprendre les corrélats neuronaux du fonctionnement humain, des pensées, du stockage de la mémoire et du traitement du langage au contrôle conscient des mouvements. Cependant, bien que le cerveau ait été cartographié dans les moindres détails en termes de fonctionnalité, jusqu'à présent, il a été difficile de cartographier l'activité au niveau du neurone individuel.

Pour surmonter cette limitation, les chercheurs ont innové un moyen d'enregistrer l'activité d'un seul neurone en implantant des réseaux de microélectrodes dans le cerveau. Dans une étude qui était un effort conjoint entre des scientifiques de Stanford et de l'Université Brown, ces réseaux ont été insérés dans le cerveau de deux participants, révélant que la zone cérébrale précédemment censée réguler le mouvement de la main est en fait impliquée dans une gamme de fonctions motrices.

Pendant longtemps, le cortex moteur humain a été considéré comme fonctionnellement séparé, avec des parties spécifiques liées à des parties spécifiques du corps. Pour la première fois, cette théorie s'est avérée ne pas être l'histoire complète, avec des régions qui contrôlent la main et le bras pour contenir des informations pour tout le corps.

Les quatre membres sont liés

L'étude fait partie d'un projet de recherche plus large connu sous le nom de BrainGate2 qui vise à développer et tester de nouveaux appareils qui ravivent les capacités perdues de ceux qui souffrent de troubles neurologiques. Le développement des interfaces cerveau-ordinateur (BCI) a été un axe majeur de cette recherche.

L'étude actuelle a impliqué deux participants avec la perte partielle ou totale d'utilisation des bras et des jambes, connue sous le nom de tétraplégie chronique. Un individu qui a participé a eu une lésion médullaire de haut niveau, l'autre a eu une sclérose latérale amyotrophique.

Les chercheurs ont implanté un réseau d'électrodes dans la région du cerveau connue sous le nom de zone du bouton manuel du cortex moteur chez les deux participants. Des recherches antérieures ont suggéré que cette région du cerveau est spécifiquement impliquée dans le contrôle du mouvement des mains et des bras.

Des mesures des potentiels d'action générés par les neurones individuels ont été prises par le réseau d'électrodes lorsque les participants ont été invités à effectuer certains mouvements. Les chercheurs ont observé que cette zone était activée non seulement lorsque les tâches nécessitaient des mouvements des mains et des bras, mais également lorsque le visage, les jambes et d'autres parties du corps étaient nécessaires.

L'équipe a également constaté que les modèles d'activité neuronale liés à la réalisation de mouvements distincts, tels que le déplacement d'un poignet ou d'une cheville, sont beaucoup plus similaires que prévu.

Les résultats montrent que tous les membres du corps sont liés de façon inattendue.

Futures interfaces cerveau-ordinateur

Ce que l'équipe a trouvé est important car cela aidera les scientifiques à développer des BCI plus intuitifs et efficaces pour permettre à ceux qui ont diverses formes de paralysie de se déplacer à nouveau. Auparavant, les scientifiques avaient pensé que pour retrouver le mouvement, il faudrait implanter des électrodes dans différentes zones du cortex moteur. Grâce à ces découvertes, les scientifiques pensent désormais qu'ils pourraient contrôler les mouvements en utilisant un implant dans une seule zone.

Cette recherche peut mener à des applications qui aident les personnes atteintes du syndrome de l'enfermement ou de la paralysie à retrouver la communication en leur permettant d'interagir avec un ordinateur. Les chercheurs envisagent un système dans lequel différents types de mouvements corporels peuvent être connectés à différents types de clics sur l'ordinateur, permettant à une personne qui a perdu l'usage de la parole d'utiliser un ordinateur. Cependant, davantage de recherches avec de plus grands groupes de personnes sont nécessaires avant que les scientifiques puissent développer un tel système.