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Les interfaces cerveau-machine : une nouvelle approche non pharmacologique pour le traitement des troubles cérébraux

Introduction

                Il y a plus de vingt ans, les dix années de collaboration entre le groupe John Chapin à l’Université Hahnemann, et mon laboratoire à l’Université Duke ont abouti à la première démonstration expérimentale qu’un lien direct entre des cerveaux d’animaux et des ordinateurs pouvait être établi et maintenu pendant de longues périodes.1 Cette démonstration pionnière d’une interface cerveau-machine (ICM), comme a été nommée cette nouvelle approche, n’a été possible qu’en raison d’une nouvelle technique neurophysiologique, mise au point et perfectionnée par nos deux laboratoires.2,3 À la fin des années 1990, cette technique, connue sous le nom d’enregistrement chronique, multi-sites et multi-électrodes, tirait parti de l’implantation permanente de plusieurs réseaux de microélectrodes flexibles pour permettre l’enregistrement simultané de l’activité électrique extracellulaire de 50 à 100 neurones individuels chez des animaux se comportant librement.4,5 En plus de rester viables pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois, ces implants cérébraux chroniques nous ont permis d’enregistrer des neurones individuels situés dans plusieurs structures corticales et sous-corticales chez les mêmes sujets, ce qui a rendu possible pour la première fois la surveillance de circuits neuronaux entiers chez des animaux libres de se mouvoir. En utilisant cette méthode, mon laboratoire a rapidement démontré que les singes du Nouveau Monde et de l’Ancien Monde étaient capables d’exploiter efficacement une ICM.4,5 En 2004, la viabilité de la liaison directe entre le cerveau humain et des dispositifs artificiels a également été démontrée chez des patients humains, puis répliquée par plusieurs autres groupes de chercheurs.6,7,8 Parallèlement à ces ICM invasives, des méthodes non invasives comme l’électroencéphalographie (EEG) du cuir chevelu ont été utilisées pour montrer pour la première fois le fonctionnement d’interfaces cerveau-ordinateur, initialement chez des patients souffrant d’un syndrome d’enfermement.9