Le contrôle de l’ordinateur par la pensée devient réalité

Deux hommes australiens souffrant d’un trouble neurodégénératif ont reçu un implant cérébral appelé Stentrode. Installé dans le cerveau en passant par la jugulaire, il permet de contrôler un ordinateur en pensant à des mouvements du corps.

Un nouvel appareil devrait grandement améliorer le quotidien des personnes paralysées. Des chercheurs de l’université de Melbourne en Australie ont commencé les essais cliniques d’un petit implant cérébral appelé Stentrode. Cet appareil a été conçu à l’origine pour permettre à des personnes paralysées de commander un exosquelette. Toutefois, les premiers patients à en bénéficier, atteints d’une maladie des motoneurones (MND), l’utilisent pour contrôler un ordinateur par la pensée.

D’un diamètre de 8 millimètres et une longueur de 40 millimètres, Stentrode prend la forme d’un stent logé dans une veine située sous le crâne. Il est inséré via la jugulaire juste au-dessus de la clavicule et guidé jusqu’à un emplacement au-dessus du cortex moteur primaire. Cela évite ainsi une chirurgie lourde qui accompagne habituellement les implants cérébraux.

Philip O’Keefe explique comment il utilise le Stentrode pour contrôler son ordinateur en imaginant différents mouvements de son corps.

Une mise sur le marché américain d’ici cinq ans

Le Stentrode, qui contient 16 capteurs, est relié par un fil de 50 centimètres de long à un transmetteur infrarouge logé dans la poitrine. Un récepteur externe est porté par-dessus cet emplacement et relié à un ordinateur. Deux hommes australiens en sont ainsi équipés, le premier depuis le mois d’août 2019, le second depuis avril 2020. L’un des deux hommes, Philip O’Keefe, explique qu’il lui suffit d’imaginer un mouvement pour réaliser une action sur l’ordinateur, comme bouger sa cheville gauche pour un clic.

Le système leur permet d’écrire à une vitesse de 20 caractères à la minute, avec une précision de plus de 90 %. Un troisième participant a déjà reçu l’implant, et les chercheurs espèrent une autorisation pour des essais cliniques sur une centaine de personnes aux États-Unis. Les chercheurs comptent toujours travailler sur le contrôle d’un exosquelette, mais pour l’instant se concentrent sur l’utilisation avec un ordinateur. Ils espèrent obtenir l’approbation de la FDA américaine pour une mise sur le marché d’ici cinq ans.

Cet implant bionique pourrait faire remarcher des personnes paralysées

Un groupe de personnes paralysées vont recevoir un implant cérébral de la taille d’une allumette. Baptisé « stentrode », il doit leur permettre de manœuvrer un exosquelette grâce aux ondes cérébrales. Fait d’un alliage de nickel et de titane, ce dispositif peu invasif sera implanté dans un vaisseau sanguin à proximité du cortex moteur. Testé avec succès sur des moutons, il va faire l’objet d’un essai clinique dès l’année prochaine.

D’importants progrès ont été accomplis ces dernières années sur les interfaces neuronales. Ils ont ouvert la voie à la création de prothèses de membres ou d’exosquelettes manœuvrables grâce aux ondes cérébrales mais aussi de membres bioniques dotés d’un sens du toucher. Dans tous les cas, ces systèmes reposent sur des implants qui doivent être installés sur le cerveau. Une chirurgie lourde et très invasive qui n’est pas exempte de complications post-opératoires.

Une équipe de chercheurs de l’université de Melbourne (Australie) vient de publier un article scientifique dans la revue Nature Biotechnology dans lequel elle décrit ce qu’elle appelle le « saint Graal de la recherche en bionique ». Il s’agit d’un implant flexible glissé dans un vaisseau sanguin qui peut enregistrer les ondes cérébrales du cortex moteur sans être en contact direct avec le cerveau. Ce « stentrode », comme il a été baptisé, est en fait un stent fait de filaments de Nitinol (alliage de nickel et de titane biocompatible) tressés en nid d’abeilles. À chaque intersection du maillage, des électrodes miniatures vont servir à enregistrer l’activité électrique produite par les neurones au moment où la personne pense à une action physique précise.

Dans le dispositif imaginé par les scientifiques australiens, ces signaux seront ensuite transmis à un ordinateur via un émetteur sans fil relié au stent qui les encodera avant d’envoyer l’ordre à l’exosquelette. Cette structure souple et expansible de trois millimètres de large est placée dans un vaisseau sanguin qui passe sur le cortex moteur grâce à un cathéter inséré depuis l’aine. Une technique utilisée depuis des années en cardiologie. Une fois le cathéter retiré, l’implant va se déployer pour venir se plaquer contre les parois du vaisseau. Protégé à l’intérieur du vaisseau sanguin, il peut demeurer indéfiniment sans causer de dommages. Plus besoin de pratiquer une craniotomie lourde à supporter pour le patient, sans compter les risques d’infection qu’elle entraîne.

Voici le « stentrode », l’implant qui est glissé dans un vaisseau sanguin à l’aide d’un cathéter. Cette structure souple et expansible de trois millimètres de large est munie d’électrodes (les petits disques que l’on distingue aux intersections) qui enregistrent l’activité électrique du cortex moteur lorsqu’une personne pense pour effectuer un mouvement.

Stentrode : pas de débouchés commerciaux avant 2022

Des tests ont été effectués sur des moutons pendant près de 200 jours. À mesure que l’implant était absorbé par les parois du vaisseau sanguin, le signal qu’il enregistrait gagnait en puissance. Il a atteint les 190 hertz, ce qui, d’après les chercheurs, équivaut aux performances actuelles des capteurs implantés directement sur le cerveau.

Un essai clinique doit débuter l’année prochaine. Il se déroulera avec des volontaires paraplégiques ou tétraplégiques triés sur le volet qui devront satisfaire à plusieurs critères : être jeune, avoir subi une lésion de la moelle épinière depuis moins d’un an et être en capacité d’utiliser un exosquelette. De plus, ces patients vont devoir apprendre à utiliser l’interface neuronale, c’est-à-dire à « coder » les signaux pour que l’exosquelette accomplisse le mouvement voulu. Cela revient à réapprendre à se tenir debout et à marcher. Un processus qui demandera des mois d’efforts pour entraîner le cerveau et devenir plus fluide.

Cette interface neuronale ouvre d’autres perspectives. Elle pourrait également être utilisée pour surveiller l’activité cérébrale de personnes atteintes de la maladie de Parkinson, de troubles obsessionnels compulsifs ou de dépression. Encore mieux, elle pourrait servir à émettre un signal pour stimuler le cerveau électriquement en coordination avec un œil bionique. Là encore, la possibilité de venir placer l’implant dans un vaisseau sanguin en contact avec le cortex visuel serait bien moins complexe et risquée qu’une chirurgie.

Il y a donc des perspectives prometteuses mais encore beaucoup de travail pour les faire aboutir. Ce projet a été cofinancé par le gouvernement australien et la Darpa, l’agence de recherche et développement de l’armée américaine. Deux des chercheurs qui ont mis au point cet implant ont créé une entreprise baptisée SmartStent qui va s’employer à commercialiser cette technologie à l’horizon 2022.