VIRTUAL TOUCH: Un implant cérébral pour retrouver le sens du toucher – Nature

Quand vous ramassez un objet, vous devez pouvoir le sentir dans vos mains pour ne pas le faire tomber. Cette expérience, publiée dans la revue Nature montre qu'à l'aide d'implants cérébraux et d'un interface de type « cerveau-machine-cerveau », il sera bientôt possible de développer, pour les personnes paralysées, des dispositifs pouvant rétablir non seulement le contrôle du mouvement mais aussi la sensation du toucher. Car, dans cette expérience, en insérant des électrodes dans le cerveau de deux singes, les chercheurs leur ont permis de toucher des objets virtuels sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un bras virtuel et de ressentir une sensation en retour. S'il reste encore un long chemin à parcourir, on peut aujourd'hui imaginer l'utilisation de techniques similaires, chez l'Homme, pour rétablir le mouvement naturel et la sensation tactile chez des personnes paralysées.

Cette recherche internationale menée par des chercheurs de la Duke University (Etats-Unis), l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suisse) et de l'Institut Edmond and Lily Safra International Institute of Neuroscience (Brésil), financée par les National Institutes of Health (NIH) et la DARPA (The Defense Advanced Research Projects Agency), montre que l'utilisation de signaux électriques vers et à partir du cerveau peut permettre de contrôler le mouvement et de «sentir» des objets par la seule pensée.

Le concept d'un interface «cerveau-machine-cerveau» (brain-machine interface- BMI) : Cette expérience en laboratoire menée sur des singes rhésus avait pour objectif de déterminer si un dispositif peut permettre d'exercer un contrôle sur un environnement virtuel tout en percevant une sensation de toucher en retour. D'où le concept d'un interface «cerveau-machine-cerveau». Les chercheurs soulignent que ce type d'interfaces cerveau-machine est déjà utilisé dans le développement de bras robotisés et de stimulateurs musculaires qui peuvent effectuer des mouvements complexes tels que l'atteinte ou la préhension. Si ces interfaces peuvent être utilisés pour restaurer la fonction motrice, ils ne l'avaient jamais été dans la rétroaction tactile.

Ici, les signaux électriques envoyés de l'ordinateur aux électrodes placés dans le cortex moteur et le cortex somatosensoriel du cerveau des singes leur ont permis de distinguer les différents objets et de «sentir» leur texture. Le cortex moteur est la région du cerveau impliquée dans l'exécution des mouvements volontaires et le cortex somatosensoriel analyse les informations reçues des cellules sensorielles.

Les singes ont ensuite été formés à l'utilisation d'un joystick pour explorer des objets virtuels sur un écran d'ordinateur. Ils pouvaient manipuler les objets en utilisant soit un bras virtuel ou un curseur d'ordinateur. Lorsque le bras virtuel interagit avec l'objet virtuel, des signaux électriques sont renvoyés vers le cortex somatosensoriel dans le cerveau des singes pour créer une sensation tactile. Les singes devaient choisir entre deux objets visuellement identiques à l'écran, dont un seul était associé à la stimulation électrique au contact. Ils étaient récompensés (par du jus de fruit) pour l'atteinte correcte de l'objet. Les singes se montrent bien capables de distinguer entre unobjet associé à une stimulation électrique au toucher et qui entraine une récompense, et un objet qui ne produit ni aucune stimulation ni aucune récompense. La communication bidirectionnelle entre un cerveau et un bras virtuel de type BMI peut donc permettre, ici chez les singes, de décoder des informations tactiles, sans aucune stimulation directe sur la peau. Il pourrait donc être techniquement possible, en passant par des implants et une stimulation intracorticale de développer des prothèses permettant aux personnes paralysées de retrouver non seulement le contrôle de leurs mouvements mais aussi la sensation du toucher. Mais on ignore encore si une telle technique serait sûre ou même souhaitable. La question se pose.

Source: Nature 2011 doi:10.1038/nature10489 Active tactile exploration using a brain–machine–brain interface. (schéma Nature, vignette NHS)