Comment les Interfaces Cerveau-Machine peuvent-elles permettre à des personnes invalides de retrouver une certaine mobilité?
L'aboutissement au mouvement grâce à la prothèse et les autres applications possibles
Comme vu précédemment, la dernière étape de l’interface consiste à restituer le signal, soit via un actionneur soit en le conservant en grandeur numérique. Afin de répondre à notre problématique, nous aborderons la première option qui est la restitution via un actionneur.
L’aboutissement au mouvement se fait par le biais d'une prothèse motorisée qui est reliée par des fils à l’ordinateur qui traite les informations envoyées par le cerveau. Pour le moment, la multiplication des fils due à la méthode non-invasive rend l’ICM particulièrement encombrante. Après l'émission d'un message nerveux et l'ensemble des étapes d'analyse et de traitements effectuées, la prothèse accumule des informations en valeur binaire qu’elle va ensuite traduire en un mouvement précis. Afin de pouvoir effectuer un mouvement d'une assez grande précision, les chercheurs entraînent leur patient grâce au neurofeedback. Plusieurs types de prothèses ont été créés par des chercheurs pour que des patients amputés de n'importe quel membre puisse retrouver leur mobilité.
Les prothèses sont réalisées à partir de matériaux spécifiques et demandent un grand soin dans leur manipulation. Elles disposent d'un système similaire à celui de la majorité des engins électroniques : une carte mère. Cette dernière a pour rôle d'interconnecter toutes les composantes de la main, c'est à dire, lui permettre la connexion de l'ensemble des éléments essentiels de l'organe artificiel. Par ailleurs, cette prothèse comporte des moteurs ainsi que de nombreux récepteurs sensoriels directement connectés aux terminaisons nerveuses du patient.
Le projet BrainGate est un des projets qui est à la base des ICM mais ce n'est pas un projet majeur, c'est pour cela qu'il n’apparaît pas dans notre historique. Ce projet consiste à établir la connexion entre le cerveau et la machine d’une façon très simple : la puce est attachée au crâne et reliée à des électrodes disposées dans le cerveau qui récoltent l’activité neuronale. La méthode utilisée est donc invasive. Le terminal est constitué d’un amplificateur d’ondes (pour que les signaux soient suffisamment puissants pour être utilisés), de circuits pour numériser l’information ainsi que d’une radio émettant les ondes à des récepteurs. Cette expérience peut avoir des effets secondairesà cause de la pose d'électrodes sous la peau.
"Pas de bras mais du chocolat" est le titre d’une expérience menée aux Etats-Unis à l’Université de Pittsburgh. Pour réaliser l'expérience, un bras robotique a été conçu. Il repose uniquement sur deux micro-électrodes implantées dans le cortex moteur gauche du patient, à nouveau dans le cadre d'une méthode invasive. Elles ont été placées suite à l’analyse des images d’IRM fonctionnelle qui ont permises de repérer les groupes de cellules nerveuses qui “s'illuminent” (sur les images d’IRM) quand les chercheurs ont demandé à la patiente de penser à bouger son bras et sa main. Il ne lui a fallu ensuite que deux semaines pour prendre le contrôle total de la main, même si elle était en mesure de la déplacer après seulement deux jours. Sa vitesse d'exécution a augmenté avec la pratique, ce qui suggère que les algorithmes et le cerveau humain sont capables d’améliorer les performances de ce type d’ICM au fil du temps.
Cependant, les ICM peuvent être aussi utilisées dans un but non-thérapeutique : l'objectif pourrait être militaire, et l'on pourrait contrôler des robots sur les champs de bataille ce qui changerait le court de nombreuses guerres. Il peut également y avoir un but ludique comme par exemple dans les jeux vidéos et la réalité virtuelle où les joueurs seraient complètement immergés. Dans le domaine des neurosciences chez l’Homme, cela permettrait l’amélioration des communications et des systèmes d’alerte. Cela pourrait également permettre la lecture dans les pensées.