Les chercheurs de l'UC San Francisco ont permis à un homme qui est paralysé pour contrôler un bras robotique à travers un appareil qui relaie les signaux de son cerveau à un ordinateur.
Il a pu saisir, déplacer et laisser tomber des objets simplement en s'imaginant en effectuant les actions.
L'appareil, connu sous le nom d'interface cérébrale (BCI), a fonctionné pour un record de 7 mois sans avoir à être ajusté. Jusqu'à présent, ces appareils n'ont fonctionné que pendant un jour ou deux.
Le BCI s'appuie sur un modèle d'IA qui peut s'adapter aux petits changements qui se produisent dans le cerveau en tant que personne répète un mouvement – ou dans ce cas, un mouvement imaginé – et apprend à le faire de manière plus raffinée.
Ce mélange d'apprentissage entre les humains et l'IA est la prochaine phase de ces interfaces cérébrales-ordinateur. C'est ce dont nous avons besoin pour atteindre une fonction sophistiquée et réaliste. »
Karunesh Ganguly, MD, PhD, neurologue, Professeur de neurologie et membre de l'Institut UCSF Weill pour les neurosciences
L'étude, financée par les National Institutes of Health, apparaît le 6 mars en Cellule.
La clé était la découverte de la façon dont l'activité se déplace dans le cerveau au jour le jour en tant que participant à l'étude imaginant à plusieurs reprises en faisant des mouvements spécifiques. Une fois que l'IA a été programmée pour tenir compte de ces quarts de travail, cela a fonctionné pendant des mois à la fois.
Emplacement, emplacement, emplacement
Ganguly a étudié comment les modèles d'activité cérébrale chez les animaux représentent des mouvements spécifiques et ont vu que ces représentations ont changé au jour le jour comme l'a appris l'animal. Il soupçonnait que la même chose se passait chez l'homme, et c'est pourquoi leur BCIS a si rapidement perdu la capacité de reconnaître ces modèles.
Ganguly et le chercheur en neurologie Nikhilesh Natraj, PhD, ont travaillé avec un participant à l'étude qui avait été paralysé par un AVC des années plus tôt. Il ne pouvait ni parler ni bouger.
Il avait de minuscules capteurs implantés à la surface de son cerveau qui pouvaient accélérer l'activité cérébrale quand il imaginait en bouge.
Pour voir si ses modèles de cerveau ont changé au fil du temps, Ganguly a demandé au participant d'imaginer déplacer différentes parties de son corps, comme ses mains, ses pieds ou sa tête.
Bien qu'il ne puisse pas réellement bouger, le cerveau du participant pouvait encore produire les signaux d'un mouvement quand il s'imaginait en le faisant. Le BCI a enregistré les représentations du cerveau de ces mouvements à travers les capteurs de son cerveau.
L'équipe de Ganguly a constaté que la forme des représentations dans le cerveau était restée la même, mais leurs emplacements se sont légèrement déplacés de jour en jour.
Du virtuel à la réalité
Ganguly a ensuite demandé au participant de s'imaginer faire des mouvements simples avec ses doigts, ses mains ou ses pouces en deux semaines, tandis que les capteurs ont enregistré son activité cérébrale pour entraîner l'IA.
Ensuite, le participant a essayé de contrôler un bras et une main robotiques. Mais les mouvements n'étaient toujours pas très précis.
Ainsi, Ganguly avait la pratique des participants sur un bras de robot virtuel qui lui a donné des commentaires sur l'exactitude de ses visualisations. Finalement, il a obtenu le bras virtuel pour faire ce qu'il voulait qu'il fasse.
Une fois que le participant a commencé à s'entraîner avec le vrai bras robot, il n'a pris que quelques séances d'entraînement pour qu'il transfère ses compétences dans le monde réel.
Il pouvait faire en sorte que le bras robotique ramasse des blocs, les tourner et les déplacer vers de nouveaux endroits. Il a même pu ouvrir une armoire, sortir une tasse et la tenir à un distributeur d'eau.
Des mois plus tard, le participant a toujours pu contrôler le bras robotique après une « mise au point » de 15 minutes pour s'adapter à la façon dont ses représentations de mouvement avaient dérivé depuis qu'il avait commencé à utiliser l'appareil.
Ganguly affine maintenant les modèles d'IA pour que le bras robotique se déplace plus rapidement et plus facilement, et prévoit de tester le BCI dans un environnement familial.
Pour les personnes atteintes de paralysie, la capacité de se nourrir ou de prendre un verre d'eau serait de changer la vie.
Ganguly pense que cela est à portée de main.
« Je suis très convaincu que nous avons appris à construire le système maintenant et que nous pouvons faire fonctionner ce travail », a-t-il déclaré.
