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Grâce à une interface cerveau-ordinateur innovante, un homme paralysé a pu manipuler un bras robotique. Cette avancée s’ajoute à l’une des prouesses de l’intelligence artificielle à améliorer la vie des personnes paralysées.
Il suffit de représenter mentalement les gestes pour pouvoir saisir, déplacer et relâcher des objets. Il porte sans interruption son interface cerveau-ordinateur depuis sept mois et aucun ajustement n’a été réalisé. D’ailleurs, il s’agit d’un record, car ces dispositifs ne dépassaient auparavant qu’un ou deux jours d’utilisation.
Un homme paralysé qui contrôle un bras robotique ?
Des chercheurs de l’Université de Californie à San Francisco viennent de changer à jamais la vie d’un homme paralysé. En fait, leur étude a permis à cette personne de manipuler un bras robotique grâce à la transmission des signaux directement depuis son cerveau vers un ordinateur.
Grâce à cette interface cerveau-ordinateur, il a pu à nouveau saisir, déplacer et relâcher des objets. L’ICC a fonctionné sans interruption pendant sept mois, ce qui est un record, car les dispositifs similaires ne dépassaient jusqu’ici qu’un ou deux jours d’utilisation.
Comment ces scientifiques ont réussi un tel exploit ? La technique repose sur une intelligence artificielle ! Cette dernière est capable de s’adapter aux légers changements dans le cerveau lorsqu’une personne apprend et affine un mouvement, et ce, que ce soit réel ou imaginé.
« Cette combinaison d’apprentissage entre humains et IA est la prochaine étape pour ces interfaces cerveau-ordinateur », explique Karunesh Ganguly, neurologue et professeur de neurologie à l’UCSF. « C’est ce dont nous avons besoin pour obtenir des fonctions sophistiquées et réalistes. »
Cette étude a été financée par les National Institutes of Health et a été publiée le 6 mars dans Cell.
Comment l’interface cerveau-ordinateur a-t-elle réussi à s’adapter au cerveau ?
Les chercheurs ont voulu comprendre comment l’activité cérébrale évolue au fil des jours lorsqu’une personne imagine des mouvements spécifiques. Ensuite, ils ont programmé l’IA pour prendre en compte ces variations. C’est ce qui leur a permis de réussir à prolonger le fonctionnement de l’interface cerveau-ordinateur sur plusieurs mois.
Karunesh Ganguly s’est intéressé aux schémas d’activité cérébrale des animaux et à leur manière de représenter les mouvements. Il a observé que ces schémas changeaient quotidiennement à mesure que l’apprentissage progressait. Il a alors émis l’hypothèse que ce phénomène se produisait également chez l’humain, expliquant pourquoi les ICC perdaient rapidement en efficacité.
Avec son collègue Nikhilesh Natraj, il a mené une étude sur un patient paralysé à la suite d’un accident vasculaire cérébral. Ce dernier, incapable de parler ou de bouger, possédait de minuscules capteurs implantés sur la surface de son cerveau. Ces appareils étaient capables de détecter son activité cérébrale lorsqu’il imaginait un mouvement.
Pour tester l’évolution des schémas cérébraux, le patient devait s’imaginer en train de bouger différentes parties de son corps, à savoir mains, pieds ou tête. Bien qu’incapable de réaliser ces mouvements, son cerveau produisait tout de même les signaux correspondants, enregistrés par l’ICC.
L’équipe de Ganguly a découvert que si la forme des représentations cérébrales restait stable, leur emplacement dans le cerveau variait légèrement d’un jour à l’autre.
Comment l’IA a-t-elle transformé la pensée en mouvement ?
Dans un premier temps, le participant a imaginé exécuter des gestes simples avec ses doigts, ses mains et ses pouces pendant deux semaines.
En parallèle, les capteurs enregistrent son activité cérébrale pour entraîner l’IA. Lorsqu’il a ensuite tenté de contrôler un bras robotique, les mouvements manquent encore de précision.
Pour améliorer son contrôle, les chercheurs lui ont fait s’exercer sur un bras robotisé virtuel, qui lui offrait un retour immédiat sur la justesse de ses visualisations. L’entraînement l’a ainsi aidé à affiner progressivement ses capacités jusqu’à obtenir une maîtrise précise du bras virtuel.
Une fois passé au bras robotique réel, le transfert des compétences s’est fait rapidement. En seulement quelques séances, il parvenait à saisir, tourner et déplacer des objets. Il a même réussi à ouvrir une armoire, prendre une tasse et la placer sous un distributeur d’eau.
Des mois plus tard, malgré des évolutions naturelles dans son activité cérébrale, il restait capable de contrôler le bras après seulement 15 minutes de réajustement.
Ganguly travaille désormais à affiner les modèles d’IA pour rendre les mouvements plus fluides et prévoit de tester l’interface cerveau-ordinateur dans un environnement domestique.
Je trouve que cette étude donne de l’espoir aux personnes paralysées. Finalement, ils auront la possibilité de se nourrir ou de boire en toute autonomie. Et vous, quel est votre avis ?
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