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La patiente BAA, âgée de 35 ans, a perdu la vue à 27 ans. Elle peut encore détecter la lumière et l’obscurité, mais à toutes fins pratiques, elle est aveugle. Maintenant elle et d’autres anciens voyants, pourraient un jour retrouver une forme limitée de vision en utilisant des électrodes implantées dans leur cerveau.

Des électrodes pour stimuler le cortex visuel

Dans une nouvelle étude, de telles électrodes ont fait s’allumer des parties de cortex visuel de BAA et d’autres personnes dans des motifs spécifiques, leur permettant de voir des formes de lettres « dans les yeux de leur esprit ».
Ce travail constitue un pas en avant dans un domaine qui a vu le jour il y a plus de 40 ans, mais qui a relativement peu progressé. Ces résultats suggèrent des moyens techniques pour stimuler des images dans le cerveau “sont maintenant à portée de main”, explique Pieter Roelfsema, un neuroscientifique qui dirige l’institut néerlandais des neurosciences à Amsterdam et qui n’a pas participé à ces travaux.
La recherche visant à stimuler électriquement le cerveau des personnes aveugles pour voir des formes a commencé dans les années 1970, lorsque le chercheur William Dobelle, alors à l’Université de l’Utah à Salt Lake City, a implanté pour la première fois des électrodes dans le cerveau pour stimuler le cortex visuel. Typiquement, les bâtonnets et les cônes dans la rétine traduisent les ondes lumineuses en impulsions neurales qui se déplacent vers le cerveau. Des couches spécialisés de cellules, appelée le cortex visuel, analysent les informations pour le reste du cerveau qui à son tour les utilise pour voir.

Faire clignoter des phosphènes 

Les implants de Dobelle ont profité d’un phénomène connu sous le nom de cartographie rétinienne. Le champ visuel – le plan de l’espace que vous voyez quand vous regardez dans le monde – produit des cartes sur un segment du cortex visuel. En stimulant électriquement des parties de ces cartes cérébrales, Dobelle a fait apparaître des éclairs de lumière appelés phosphènes dans l’esprit de personnes aveugles, qu’ils ont expérimenté au moins pendant quelques années. En stimulant différentes électrodes, il pouvait faire clignoter des phosphènes dans différentes parties du champ visuel d’une personne.
Dobelle rêvait de stimuler plusieurs phosphènes à la fois pour créer des images, un peu comme des pixels sur un écran d’ordinateur. Pourtant, ce domaine de recherche est au point mort, affirme Michael Beauchamp, neuroscientifique au Baylor College of Medicine à Houston, au Texas. Lorsque les chercheurs ont tenté de stimuler une image complexe faite de nombreux phosphènes, comme une lettre de l’alphabet, le cerveau des gens semblait souiller l’image en quelque chose de méconnaissable.

Produire une séquence

Lui et ses collègues de Baylor, William Bosking et Daniel Yoshor, avaient une idée: et si au lieu de stimuler tous les phosphènes en une seule fois, ils les stimulaient en séquence, comme les lumières d’un chapiteau qui s’éteignent l’un après l’autre? Pour tester cette idée, ils ont trouvé quatre personnes atteintes d’épilepsie qui avaient des électrodes implantées dans leur cerveau pour aider à contrôler leurs symptômes. Avec le consentement des participants, les chercheurs ont ajouté un panneau de 24 électrodes minuscules dans le segment des cartes du cortex visuel.
Dans une série d’expériences, Beauchamp et ses collègues ont stimulé ces électrodes dans des séquences qui imitaient les formes des lettres, comme C et Z. les flashs se sont produits à environ 50 millisecondes d’intervalle et, ensemble, ils ont tracé la forme d’une lettre. Les participants ont alors utilisé un stylet pour dessiner sur un écran d’ordinateur les images qui brillaient dans leurs esprits. Ils ont fait un travail phénoménal, reproduisant les  lettres avec facilité, ont rapporté Beauchamp et ses collègues la semaine dernière à la réunion annuelle de la Society for Neuroscience à San Diego, en Californie, et sur le serveur préprint bioRxiv.
Ensuite, les chercheurs ont répété ce test avec la patiente BAA. Elle avait déjà été munie d’un implant cérébral similaire à ceux utilisés par les participants épileptiques. Elle a utilisé un écran tactile pour dessiner les motifs qui ont jailli dans son esprit pendant les stimulations. Comme les participants voyants, elle a réussi à reproduire des modèles qui étaient proches de ceux programmés par les chercheurs.

La caméra d’un smartphone pour voir des formes

Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont expérimenté que des motifs en forme de lettres – entre cinq et dix lettres par participant – mais ils espèrent bientôt travailler avec des formes de base telles que les carrés et les cercles. Pour les anciens voyants, ce travail pourrait un jour mener à un appareil qui utiliserait la caméra d’un téléphone cellulaire pour observer leur environnement et transformer ce qu’il voit en formes et en contours de base qui pourraient être transmis directement dans leur cerveau, explique Beauchamp.
“Vous pourriez avoir un mode de navigation, un mode de reconnaissance faciale, un mode de lecture – une variété de modes qui pourraient aider les personnes aveugles à vivre plus normalement.”
Mais cette technique est peu susceptible de fonctionner chez les gens qui sont nés aveugles; parce que pendant le développement de la petite enfance, leurs cortex visuels sont souvent repris par d’autres fonctions, comme le traitement auditif. Roelfsema souligne également que l’équipe de Beauchamp ne peut stimuler qu’environ 20 phosphènes par seconde.

Produire des images plus complexes

C’est excellent pour des formes et des lettres relativement simples, mais ce que voulait faire Beauchamp exigerait une résolution plus élevée. Une solution possible serait d’implanter les électrodes plus profondément dans le cortex, explique Roelfsema. Les électrodes implantées de façon corticale produiraient des phosphènes plus petits, explique-t-il, ce qui signifie que les chercheurs pourraient être en mesure de stimuler plusieurs électrodes à la fois sans que les phosphènes ne se recouvrent les uns sur les autres. Cela combiné avec cette nouvelle approche séquentielle, pourrait permettre de produire des images plus complexes.
Source : Science

Des aveugles pourraient voir des formes de lumièremartinbiothechnologie
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