Pour la première fois, des puces cérébrales IA permettent à un homme paralysé de bouger et de ressentir à nouveau

"C'était un dimanche après-midi", nous a raconté Keith Thomas, 45 ans, originaire de Long Island, à propos de son accident. "J'ai plongé du mauvais côté de la piscine et je me suis évanoui."

La prochaine chose qu'il a su, dit Thomas, c'est qu'il était transporté par avion vers un hôpital voisin ; c'était en juillet 2020, quelques mois seulement après le début de la pandémie, et il s'était gravement cassé le cou aux vertèbres C4 et C5 de sa colonne vertébrale. Depuis, il est paralysé du cou aux pieds, incapable de bouger ou de sentir ses membres – jusqu'à il y a quelques mois, lorsqu'un essai clinique, le premier du genre, a ramené à la fois le mouvement et la sensation dans ses bras et ses mains. première fois en trois ans.

Thomas, qui vit avec la tétraplégie, a été le premier patient à recevoir ce que ses médecins appellent un double pontage neuronal, une nouvelle thérapie bioélectrique mise au point aux instituts Feinstein de recherche médicale de Northwell Health. Dirigée par Chad Bouton, professeur à l'Institut de médecine bioélectronique de Northwell, la nouvelle procédure expérimentale implique une combinaison d'IA, d'implants d'interface cerveau-ordinateur (BCI), d'ordinateurs externes et de technologies portables non invasives.

Tout comme un pontage coronarien crée un détour pour que votre cœur pompe le sang autour d'un obstacle, un pontage neuronal utilise une combinaison d'apprentissage automatique et de signalisation électrique pour rediriger les signaux neuronaux d'un individu, évitant ainsi toute barrière qui l'empêche d'arriver là où il se trouve. censé y aller. Un double pontage neuronal redirige alors le signal vers un seul mais deux endroits : dans ce cas, les zones responsables du mouvement et du toucher.

Le but? Pour répondre à une question insaisissable : comment rétablir la communication entre le cerveau et le corps, quand les deux ne peuvent plus parler ?

"C'est un problème très difficile", a déclaré Bouton, qui est également fondateur et PDG d'une société de biotechnologie appelée Neuvotion, lors d'un appel vidéo. "Vous examinez ces schémas électriques complexes dans le cerveau et vous essayez de leur donner un sens et d'en extraire des informations. Nous voulons savoir quand quelqu'un pense à bouger sa main ou ses doigts, et nous voulons pouvoir ensuite canaliser ces pensées vers quelque chose d'utile.

Bouton et son équipe qualifient cette approche de « thérapie axée sur la pensée », dans laquelle des puces intégrées dans le cerveau du patient utilisent l'apprentissage automatique pour interpréter le langage complexe des neurones. Cela ressemble-t-il à de la science-fiction ? Absolument. Mais jusqu’à présent, cela s’avère indéniablement prometteur – et les implications pour les millions de personnes dans le monde qui souffrent de paralysie ou de troubles du mouvement pourraient être importantes.

"C'est frustrant quand quelqu'un regarde son membre et ne peut pas faire le mouvement qu'il souhaite faire", a déclaré Bouton. "Ils essaient, et le cerveau sait qu'ils essaient, mais rien ne se produit. C'est très frustrant et cela peut être déprimant."

Le professeur et son équipe ont réalisé le premier pontage neural unique au monde en 2016, rétablissant avec succès le mouvement des bras d'un patient qui s'était cassé le cou lors de vacances en famille six ans auparavant. Mais même si cette procédure a permis de rétablir la capacité de bouger – lorsqu'elle est connectée à un ordinateur, bien sûr – elle n'a pas ramené le sentiment du patient.

Aujourd'hui, sept ans plus tard, le double pontage neuronal a été conçu pour faire les deux : ramener le mouvement et la sensation.

Dans le cas de Thomas, il a d'abord dû passer des mois à observer des mouvements simulés des bras et des mains sur un écran d'ordinateur, incitant son cerveau – sans succès à l'époque – à imiter les mouvements. Pendant ce temps, les médecins et les ingénieurs ont réalisé des IRM détaillées de son cerveau, cartographiant les zones responsables du mouvement des bras et du toucher des mains. (C'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin extrêmement délicate et chargée de vaisseaux sanguins, nous a dit Bouton.)

Forts de ces données, les médecins ont ensuite élaboré un plan pour implanter un total de cinq puces BCI : deux dans la zone du cerveau qui préside au mouvement et trois dans la région responsable du toucher et de la sensation des doigts. Les puces transmettent des messages bioélectriques décodés à l'ordinateur, qui envoie ensuite des signaux électriques à une série de patchs chargés d'électrodes placés sur la colonne vertébrale et les avant-bras de Thomas. Enfin, une poignée de capteurs infinitésimaux placés sur le bout des doigts et les paumes de Thomas renvoient les données de toucher et de pression vers la région sensorielle du cerveau de Thomas.