Un implant cérébral déchiffre les mouvements des doigts chez un patient paralysé, permettant ainsi de jouer à des jeux vidéo

Une interface cerveau-ordinateur implantée chirurgicalement permet un contrôle précis des doigts chez un patient paralysé, ouvrant la voie à des activités sociales et de loisirs telles que les jeux vidéo

Dans une étude publiée dans Médecine naturelledes chercheurs ont récemment conçu une interface cerveau-ordinateur qui peut être implantée dans le cerveau pour détecter et décoder en continu les mouvements des doigts chez les personnes paralysées, leur permettant ainsi de jouer à des jeux vidéo.

Contexte

Les troubles moteurs graves ou la paralysie sont souvent associés à une multitude de handicaps pouvant nuire au bien-être physique et mental des individus. Aux États-Unis, plus de cinq millions de personnes vivent avec la paralysie.

Une enquête récente aux États-Unis indique qu’environ 79 %, 50 % et 63 % des personnes atteintes de paralysie médullaire ont des besoins non satisfaits en matière de soutien par les pairs, de loisirs et de sport.

Les personnes atteintes de troubles moteurs légers ou modérés, capables de manipuler une manette de jeu vidéo, utilisent souvent les jeux vidéo pour créer des liens sociaux et disposer d’un espace de compétition. Cependant, les personnes souffrant de graves déficiences motrices se heurtent à des obstacles importants lorsqu’il s’agit de jouer à des jeux vidéo, même avec des technologies d’assistance. Ils sont souvent obligés de jouer à un niveau de difficulté inférieur ou d’éviter les jeux multijoueurs avec des personnes non handicapées.

Les systèmes d’interface cerveau-ordinateur suscitent un intérêt croissant en tant qu’interventions potentielles pour restaurer les activités motrices. Ces interfaces peuvent aider les personnes paralysées à contrôler les jeux vidéo et, plus largement, les interfaces numériques pour les réseaux sociaux et le travail à distance.

Bien que les bras robotiques aient attiré beaucoup d’attention dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur, visant à atteindre et à saisir des objets en déplaçant les doigts en groupes, les interfaces conçues pour permettre un contrôle individuel des doigts permettraient des activités variées telles que taper sur un clavier, jouer d’un instrument de musique ou faire fonctionner un ordinateur. contrôleur de jeu vidéo.

Résultats de l’étude

Dans cette étude, les chercheurs ont développé une interface cerveau-ordinateur pour décoder en continu trois groupes de doigts indépendants. Le pouce a été décodé en deux dimensions, offrant finalement quatre degrés de liberté.

L’interface était capable d’enregistrer en continu les schémas d’activité électrique de plusieurs neurones du cerveau et de traduire ces signaux en mouvements complexes.

Elle a été implantée dans le gyrus précentral gauche d’une personne souffrant de tétraplégie (paralysie des membres supérieurs et inférieurs) suite à une lésion de la moelle épinière, cette région étant chargée de contrôler les mouvements des mains.

Les scientifiques ont enregistré des activités neuronales tandis que le participant observait une main virtuelle se déplaçant de différentes manières sur un écran. Ils ont analysé ces enregistrements à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique pour identifier les signaux liés à des mouvements spécifiques des doigts.

Le système d’interface cerveau-ordinateur a utilisé ces signaux pour prédire avec précision les mouvements des doigts et a ensuite permis au participant de contrôler trois groupes de doigts très distincts dans une main virtuelle, y compris les mouvements bidimensionnels du pouce.

Le système a ainsi atteint un niveau de précision des mouvements des doigts plus élevé que ce qui était auparavant possible.

Les chercheurs ont ensuite étendu cette application de contrôle digital à un jeu vidéo. Ils ont utilisé les positions des doigts décodées par l’interface pour fournir des points numériques indépendants permettant de contrôler la vitesse et la direction d’un quadricoptère virtuel, permettant ainsi au participant de piloter l’appareil à travers plusieurs parcours d’obstacles dans le cadre. d’un jeu vidéo.

Le participant a exprimé un sentiment de connexion sociale, d’autonomisation et de loisir lorsqu’il contrôlait le quadricoptère via l’interface cerveau-ordinateur. Il a également souligné l’importance de l’individualisation des mouvements des doigts, expliquant que le manque d’individualisation dégrade les performances.

Importance de l’étude

Cette recherche met en évidence le développement et la validation d’un système d’interface cerveau-ordinateur haute performance basé sur le contrôle des doigts, capable de répondre à de nombreux besoins non satisfaits des personnes paralysées.

La majorité des études antérieures se sont concentrées sur l’utilisation d’interfaces cerveau-ordinateur pour le contrôle de curseurs bidimensionnels afin de réguler un quadricoptère ou un simulateur de vol. Une étude a rapporté qu’un quadricoptère contrôlé par électroencéphalographie parcourait avec succès 3 cercles en 4 minutes, contre 12 cercles pour des personnes valides utilisant un clavier.

En revanche, la présente étude a démontré que le système d’interface cerveau-ordinateur permettait une navigation dans 18 cercles en moins de 3 minutes avec des performances optimales, ce qui indique un gain de performances six fois supérieur.

Ce système permet également un vol libre et spontané à travers des anneaux apparaissant aléatoirement. Cette approche utilisant le contrôle de la motricité fine pour les jeux vidéo contrôlés par une interface intracorticale cerveau-ordinateur pourrait répondre à de nombreux besoins non satisfaits des personnes paralysées.