Les implants électriques de cerveau permettent au patient d'avoir le « contrôle d'esprit » des armes prothétiques motorisées

Dans un ensemble d'expériences d'épreuve-de-concept, les chercheurs de Johns Hopkins ont implanté des électrodes dans les deux côtés du cerveau d'une personne qui est en grande partie paralysée - avec la sensation minimale dans des ses mains - pour lui permettre d'avoir un certain « contrôle d'esprit » des armes prothétiques motorisées. La plupart des efforts pour produire de telles « surfaces adjacentes de cerveau-machine » se sont concentrés sur l'un hémisphère du cerveau avec bien moins électrodes, mais l'équipe de Johns Hopkins avait l'habitude les deux hémisphères de cerveau pour régler deux membres.

Buz Chmielewski discutant comment la stimulation de cerveau se sent comparée à ce qu'il se sentent sur ses mains. Crédit : APL

Les chercheurs disent que ces efforts sont crus pour être les premières démonstrations de la réussite avec les implants intracortical Sensorimoteurs bilatéraux, ou les surfaces adjacentes de cerveau-machine conçues pour actionner le mouvement - mais également au contact de sens - dans les gens avec les lésions de la moelle épinière élevées.

Avec cette recherche, nous apprenons plus au sujet de la façon augmenter la capacité pour des gens avec des invalidités paralysantes de déménager leurs membres ou d'exercer d'autres activités qu'ils ne peuvent pas type faire, juste en pensant et en envoyant des directives neurales du cerveau aux détecteurs fixés à leurs armes. »

Pablo Celnik, M.D., professeur de médicament et rééducation matérielle, neurologie et neurologie, École de Médecine d'Université John Hopkins

« Cela peut ressembler à de la science-fiction, mais en ce point, nos études ont ajouté considérablement pour démontrer qu'il est possible d'employer les deux côtés du cerveau pour régler deux membres prothétiques en même temps, » Celnik ajoute.

On s'attend à ce que Celnik et ses collègues présentent leurs découvertes dans quatre exposés d'affiche au cours de la rencontre annuelle 2019 de la société pour la neurologie, qui sera retenue en quelques Chicago les 19-23 octobre.

Pour les études, les scientifiques de Johns Hopkins ont implanté en janvier six électrodes la taille des grandes fourmis dans les deux hémisphères - quatre d'un côté et deux de l'autre - du cerveau d'une personne qui est tétraplégique mais dont la moelle épinière n'est pas complet divisée. La chirurgie de dix heures, exécutée par l'équipe de Johns Hopkins, a été faite en ouvrant le crâne du patient, en mettant les électrodes et en les branchant par l'intermédiaire des fils minces à un système informatique complexe

Dans des efforts antérieurs pour implanter de tels dispositifs, quatre électrodes ont été mises de seulement un côté du cerveau. L'équipe de Johns Hopkins a implanté six électrodes bilatéralement dans un effort pour fournir plus de stimulation au cerveau.

Les implants ont été positionnés dans le moteur et les régions du cerveau sensorielles au dossier, envoient des pouls électriques à et « stimulez » les régions du cerveau responsables du contrôle de moteur et de la sensation du contact.

Au cours des neuf mois derniers, les chercheurs ont vérifié la capacité du sujet d'exécuter une suite d'atteindre de plus en plus complexe des mouvements dans les deux membres, épaulements et doigts en même temps, dans le même sens, ainsi que dans les sens inverses avec et sans l'utilisation d'un type d'ordinateur. L'équipe a suivi l'exactitude du patient en atteignant les objectifs automatisés utilisant un membre prothétique établi dans la réalité virtuelle ainsi qu'avec un membre prothétique motorisé réel.

Le scientifique a également réalisé des essais stimulant le cerveau et a déterminé où le patient pourrait « ressentir » les sensations déclenchées par des détecteurs dans les membres prothétiques. Les scientifiques enregistrent que le patient pouvait distinguer des sensations de tous les doigts qui ont eu des détecteurs fixés (quatre du côté droit et deux du côté gauche) avec l'exactitude 100%.

Le « contact est une partie intégrante de mouvement, ainsi il est important que des commandes d'action soient appareillées avec la capacité de détecter le membre pour améliorer l'exactitude des mouvements, » dit Celnik.

« En ce point, nous avons constaté que le sujet peut régler les deux membres pour exécuter les mouvements de extension simples d'une façon coordonnée, » dit le chercheur Gabriela Cantarero, Ph.D., professeur adjoint de médicament matériel et rééducation à l'École de Médecine d'Université John Hopkins.

Les scientifiques de Johns Hopkins disent que les électrodes peuvent rester implantées dans le cerveau pendant jusqu'à cinq années, avec le risque minimal de cerveau ou de peau marquant. Cependant, comme n'importe quelle chirurgie, il y a risque d'infections ou de purge.

Les prochaines opérations de l'équipe sont d'examiner des mouvements bilatéraux plus complexes et d'améliorer le lien entre le sens de contact et le contrôle de moteur.

Pour plus de petits groupes au sujet de l'étude, visitez le site Web de médicament matériel et de rééducation de Johns Hopkins ici.

Les chercheurs présenteront les résumés suivants pendant la société pour la conférence de neurologie :

21 octobre, 8h du matin - « surface adjacente humaine de cerveau-machine utilisant les implants intracortical Sensorimoteurs bilatéraux » (résumé 315,13)

21 octobre, 8h du matin - « modulation de M1 et neurones S1 à l'observation d'action, images et exécution pour la formation de surface adjacente de cerveau-machine : preuve des enregistrements corticaux humains » (résumé 315,09)

22 octobre, 8h du matin - « microstimulation d'Intracortical des endroits humains bilatéraux de doigt de S1 activés par IRM, fMRI et mappage intra-en état de fonctionnement d'ECoG » (résumé 486,09)

22 octobre 2019 heure du matin - Les réactions neurales dans le cortex somatosensoriel primaire humain à la stimulation vibrotactile proposent plus de superposition dans les représentations afférentes de différents chiffres que des perceptions sensorielles obtenues par ICMS (résumé 486,11)

Le service de Johns Hopkins du médicament matériel et la rééducation (PM&R), en collaboration avec le laboratoire de physique appliquée d'Université John Hopkins et le service de neurologie et la neurochirurgie, a été attribué une concession par l'Agence de la défense pour les projets de recherche avancés (DARPA) pour conduire un test clinique concentré sur l'enregistrement et stimuler le cerveau d'une personne avec le tetraplegia.

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