Pour les patients paralysés
La KU Leuven progresse dans les interfaces cerveau-ordinateur
Des chercheurs de la KU Leuven ont réalisé une avancée importante dans le développement des interfaces cerveau-ordinateur (BCI), une technologie susceptible de redonner aux patients atteints de troubles neurologiques le contrôle de leurs mouvements, de la parole ou d'autres fonctions, ressort-il d'une nouvelle étude publiée dans la revue scientifique Science Advances.
Les interfaces cerveau-ordinateur (ICO), ou brain-computer interfaces (BCI), visent à aider les patients atteints de pathologies neurologiques à retrouver un contrôle (partiel) de leurs mouvements, de leur vision ou de leur parole.
Des chercheurs de la KU Leuven ont réalisé des avancées significatives dans le développement d’une ICO capable d’exécuter des mouvements à partir de l’activité cérébrale.
Cette technologie sera perfectionnée dans les prochaines années en vue des premiers essais chez l’humain.
Dans une nouvelle étude publiée dans Science Advances, des neuroscientifiques décrivent comment les signaux cérébraux peuvent être utilisés pour contrôler en temps réel un personnage virtuel dans un environnement tridimensionnel complexe.
Sans mobiliser le moindre muscle, des animaux de laboratoire (trois macaques rhésus) ont pu diriger un avatar dans un monde virtuel, éviter des obstacles et ajuster leur trajectoire lorsqu’une cible changeait soudainement de position.
Des signaux issus de trois régions cérébrales
Ce qui distingue cette nouvelle interface cerveau-ordinateur est l’utilisation simultanée de signaux provenant de plusieurs aires motrices du cerveau. Cette approche rend le contrôle plus intuitif et plus flexible que dans les systèmes précédents, qui reposaient généralement sur une seule région.
Par ailleurs, les animaux ont nécessité très peu d’entraînement pour utiliser le dispositif. Dans de nombreuses études antérieures, plusieurs mois étaient nécessaires avant que les patients ou les animaux puissent manipuler un système de manière fluide. Ici, une phase d’apprentissage brève a suffi, le cerveau poursuivant ensuite son adaptation pendant l’utilisation.
« Nous avons constaté que le cerveau s’adapte au système de manière étonnamment rapide », indique Peter Janssen, professeur de neurophysiologie à la KU Leuven et auteur de l’étude. « Cela renforce considérablement le potentiel de cette technologie pour des applications chez les patients. »
L’utilisation des interfaces cerveau-ordinateur devient progressivement une réalité. "Les ICO mesurent les signaux cérébraux au moyen d’électrodes placées dans le cerveau, à sa surface ou sur le crâne, puis convertissent ces signaux en commandes informatiques", explique la KU Leuven par voie de communiqué.
L’objectif ultime est d’aider les personnes atteintes de troubles neurologiques à retrouver leur capacité de mouvement ou de communication. Les chercheurs de la KU Leuven viennent désormais de franchir une étape importante vers cet objectif.
Environnement 3D réaliste
Les chercheurs ont développé un environnement virtuel dans lequel les animaux pouvaient observer une balle ou un avatar en mouvement.
Dans un premier temps, ils se contentaient de regarder ces déplacements. Dans une phase ultérieure, l’avatar réagissait directement à leur activité cérébrale. Sans mouvement physique, ils ont ainsi pu guider l’avatar vers des cibles et éviter des obstacles.
Ce réalisme tridimensionnel constitue un élément clé car les applications futures - telles que manoeuvrer un fauteuil roulant - devront fonctionner efficacement dans des environnements complexes, par exemple à domicile ou en milieu urbain.
Des essais cliniques à court terme
La nouvelle étude démontre que les signaux cérébraux peuvent non seulement piloter des mouvements simples, mais également permettre une navigation complexe. Il s’agit d’une étape déterminante vers des applications cliniques concrètes.
L’équipe de recherche de Louvain prévoit de lancer les premiers essais chez l’humain dans un délai de deux ans. « Nous sommes en contact avec des collègues internationaux pour initier ces essais, notamment chez des patients atteints de SLA ou de la maladie de Parkinson », précise le Pr Janssen. « Nous nous rapprochons progressivement d’une utilisation des interfaces cerveau-ordinateur en dehors du laboratoire, ce qui représente une avancée prometteuse pour les patients atteints de pathologies neurologiques. »
