L'homme bionique est pour maintenant

Le macaque est l'avenir de l'homme bionique. Le cerveau de ce primate, proche du nôtre, est plus facile à étudier et à appareiller que celui des rongeurs pour tester de futures "neuroprothèses". Ces dispositifs, qui permettent de réparer ou de suppléer un lien brisé entre corps et cortex, ont progressé ces dernières années à grands pas : commander par la pensée un ordinateur, un fauteuil roulant ou un membre paralysé n'est plus tout à fait une perspective de science-fiction.La dernière percée en date, présentée sur le site la revue Nature le 16 octobre, met donc en scène Macaca nemestrina. Aucune image de l'expérience ne sera diffusée, préviennent les chercheurs, qui craignent les représailles des défenseurs des animaux. Le cerveau du singe a été relié par un câble électrique à des muscles de son avant-bras anesthésié, court-circuitant les voies nerveuses naturelles. Il n'en a pas moins été capable de commander un mouvement du poignet permettant, grâce à une manette, de faire coïncider deux carrés sur un écran.

Le primate avait préalablement été entraîné à mener à bien ce petit jeu vidéo avec son bras valide, puis directement par la pensée, via un logiciel traduisant les impulsions de neurones captées par des électrodes implantées sur son cortex moteur. Dans un troisième temps, ces mêmes neurones ont montré une capacité étonnante à piloter les muscles auxquels ils étaient connectés, après transformation de l'influx nerveux par un petit boîtier électronique relié à l'animal.

L'expérience, conduite par Chet Moritz et ses collègues de l'Université de Washington à Seattle, "constitue la première démonstration que des connexions artificielles directes entre des cellules du cortex et des muscles peuvent se substituer à un circuit physiologique interrompu", écrivent-ils. La preuve est faite qu'un tel circuit "peut rétablir le contrôle volontaire du mouvement d'un membre paralysé". "C'était la quête initiale des travaux sur les interfaces entre cerveau et machines", commente Jean-René Duhamel, qui lui-même étudie l'encéphale du macaque au Centre de neurosciences cognitives de Lyon (Rhône).

L'un des pionniers de ces recherches, Miguel Nicolelis, de l'université Duke (Caroline du Nord), avait déjà montré en 2003 que des macaques pouvaient piloter le bras d'un robot pour saisir un objet, par l'intermédiaire d'électrodes implantées dans leur cerveau. Début 2008, son équipe est parvenue à faire marcher en parallèle un de ses protégés, Idoya, et un robot humanoïde situé dans un laboratoire japonais : les chercheurs avaient réussi à traduire les impulsions cérébrales du macaque avançant sur un tapis roulant en commandes électromotrices capables d'animer l'androïde. L'objectif ? Développer des exosquelettes commandés par la pensée, sortes d'armures mobiles destinées aux personnes handicapées.

"Le grand défi, c'est plutôt d'utiliser directement les muscles intacts", a expliqué Chet Moritz lors d'une conférence téléphonique. L'une des originalités de son approche, par rapport à celle de Nicolelis, est de recruter des neurones uniques, et non plusieurs centaines, avant d'interpréter le signal. "Elle privilégie une connexion directe. Les capacités de calcul requises sont faibles, par rapport à ce qui est nécessaire pour piloter une prothèse", assure-t-il. Il pense que cette stratégie pourrait permettre d'ici dix à vingt ans à des tétraplégiques de remarcher.

L'expérience illustre l'extrême plasticité du cerveau. Un même neurone pouvait apprendre à fléchir, puis à relâcher un muscle. "Cette faculté permettrait, lors d'accidents vasculaires touchant la partie motrice du cerveau, d'exploiter d'autres portions du cortex", avance Chet Moritz.

L'étape suivante consistera à voir si la stimulation de nerfs eux-mêmes, ou de portions de la moelle épinière, n'est pas plus efficace que celle des muscles. "Il faudra du temps et des essais cliniques poussés pour évaluer ces implants intracérébraux, tempère le chercheur. Les neurones meurent au bout de quelques semaines, au contact des électrodes, si bien qu'il faudra améliorer leur mode d'implantation."

"La preuve de la faisabilité a été apportée, reste à travailler sur l'ingénierie", résume Jean-René Duhamel, qui insiste sur la nécessité de poursuivre l'expérimentation animale, en particulier sur les primates, pour pouvoir progresser.

John Donoghue (Brown University), qui salue l'étude "importante" de ses confrères, a pour sa part sauté cette étape. En 2006, il avait fait sensation avec sa "BrainGate" (porte du cerveau). Cet implant, doté de 96 électrodes, avait été placé sur le cortex moteur d'un tétraplégique, Matthew Nagle, qui avait pu par son intermédiaire commander son ordinateur. Par la pensée, et tout en menant une discussion, le jeune Américain était, par exemple, capable de jouer au ping-pong sur son écran, et ce, quasiment sans apprentissage.

Quatre autres personnes tétraplégiques sont engagées dans une étude pilote. La BrainGate doit leur permettre d'actionner un bras virtuel sur écran. "Si cela fonctionne, nous tenterons de créer un système dans lequel le signal du cerveau commandera un stimulateur réel et non plus virtuel, capable d'activer les muscles", explique John Donoghue. L'homme et le macaque bioniques seraient alors à égalité.
Source:le monde

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