Une équipe de chercheurs de l’Université Carnegie Mellon, en collaboration avec l’Université du Minnesota, a réalisé une avancée majeure dans le domaine du contrôle des dispositifs robotiques non invasifs, en utilisant une interface cerveau-ordinateur non invasive (BCI), les chercheurs ont mis au point le tout premier bras robotique à contrôle mental réussi de ce type, capable de suivre en continu un curseur d’ordinateur.

La première interface non invasive cerveau-ordinateur

Le fait de pouvoir contrôler de manière non invasive des dispositifs robotiques en utilisant uniquement des pensées aura de nombreuses applications, en particulier pour les patients paralysés et ceux souffrant de troubles du mouvement.
Les BCI ont montré de bonnes performances pour le contrôle de dispositifs robotiques en utilisant uniquement les signaux détectés par les implants cérébraux. Lorsque les dispositifs robotiques peuvent être contrôlés avec une grande précision, ils peuvent être utilisés pour effectuer diverses tâches quotidiennes.
Jusqu’à présent les BCI qui réussissaient à contrôler en permanence des bras robotiques utilisaient des implants cérébraux invasifs. Ces implants nécessitent une somme importante d’expertise médicale et chirurgicale pour être correctement installés et utilisés, sans oublier les coûts et les risques potentiels pour les sujets. En tant que tels, leur utilisation a été limitée à quelques cas cliniques.

Développer une technologie moins invasive

Un des grands défis de la recherche sur le BCI est de développer une technologie moins invasive, voire totalement non invasive, qui permettrait aux patients paralysés de contrôler leur environnement ou leurs membres robotisés à l’aide de leurs «pensées». Cette technologie non invasive de BCI apporterait cette technologie à de nombreux patients et même potentiellement à la population générale.
Cependant, les BCI qui utilisent une détection externe non invasive, plutôt que des implants cérébraux, reçoivent des signaux «moins claires», ce qui entraîne une résolution plus faible et un contrôle moins précis. Ainsi, lorsqu’on utilise uniquement le cerveau pour contrôler un bras robotique, un BCI non invasif ne résiste pas à l’utilisation de dispositifs implantés. Malgré cela, les chercheurs de BCI ont pris de l’avance en cherchant une technologie moins invasive ou non invasive qui pourrait aider les patients partout dans le monde.

Une technologie qui pourrait changer la vie de millier de personnes

Bin He, chef de département et professeur de génie biomédical à la Carnegie Mellon University, a atteint cet objectif, une découverte clé qui pourrait changer la vie de millier de personnes.

Accéder à des signaux du cerveau grâce à un ne nouvelles techniques de détection

En utilisant de nouvelles techniques de détection et d’apprentissage automatique, lui et son laboratoire ont pu accéder à des signaux situés au plus profond du cerveau, obtenant ainsi une haute résolution du contrôle d’un bras robotisé. Avec la neuroimagerie non invasive et un nouveau paradigme de poursuite continue, il surmonte ainsi les signaux EEG bruyants conduisant à une amélioration significative du décodage neuronal basé sur l’EEG et facilite le contrôle continu de dispositifs robotiques en temps réel.
Utilisant un BCI non invasive pour contrôler un bras robotique traquant un curseur sur un écran d’ordinateur, il a démontré que des sujets humains utilisant un bras robotique pouvaient désormais suivre un curseur en continu. Alors que les bras robotiques contrôlés par des humains de façon non invasifs suivaient auparavant un curseur en mouvements saccadés – comme si le bras robotique essayait de «rattraper» les commandes du cerveau, le bras suit maintenant le curseur selon un trajet lisse et continu.
Dans un article publié dans Science Robotics, l’équipe a établi un nouveau cadre qui aborde et améliore les composants «cerveau» et «ordinateur» de BCI en augmentant l’engagement et la formation des utilisateurs, ainsi que la résolution spatiale des données neurales grâce à l’imagerie EGG source.

Cette technologie a été testée sur 68 sujets humains

Cette technologie a également des applications qui pourraient aider diverses personnes, en offrant un «contrôle mental» sûr et non invasif de périphériques permettant aux utilisateurs d’interagir avec leurs environnements et de les contrôler. Cette technologie a, à ce jour, été testée sur 68 sujets humains valides (jusqu’à 10 sessions par sujet), y compris le contrôle de périphérique virtuel et le contrôle d’un bras robotique.
Cette technologie est directement applicable aux patients et l’équipe prévoit de mener des essais cliniques dans un proche avenir. «Malgré les difficultés techniques liées à l’utilisation de signaux non invasifs, nous nous engageons pleinement à apporter cette technologie sûre et économique aux personnes qui peuvent en bénéficier», a déclaré M. He.

Un système d’assistance pour aider des milliers de gens

«Ce travail représente une étape importante dans les interfaces cerveau-ordinateur non invasives, une technologie qui pourrait un jour devenir un système d’assistance omniprésent en aidant le plus grand nombre de personnes, comme ce fut le cas avec les smartphones.»
Source : Carnegie Mellon University
Crédit photo : Pixbay