Puce microscopique de liaison cerveau-corps aide un homme paralysé à retrouver le mouvement dans le bras
Une puce microscopique relie le cerveau au corps et aide un homme paralysé à retrouver le mouvement dans le bras.
Partager sur Pinterest- Des chercheurs de Northwell Health ont aidé à rétablir le sentiment et le mouvement dans le bras et la main d’un homme paralysé.
- Dans une étude révolutionnaire, ils ont implanté des micro-puces dans le cerveau de l’homme et utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour reconstruire les connexions entre son cerveau, sa moelle épinière et son corps.
- L’homme a également connu des gains durables au niveau de son poignet et de son bras en dehors du laboratoire.
- Les chercheurs s’attendent à ce que leur technologie de thérapie basée sur la pensée aide les personnes paralysées à “vivre une vie plus complète et plus autonome”.
Les experts en santé ont longtemps soutenu que les lésions graves de la moelle épinière endommagent irrémédiablement les fonctions du système nerveux central. Cependant, les chercheurs de Northwell Health à New York remettent en question cette hypothèse grâce à une avancée révolutionnaire.
En mars 2023, des chercheurs en médecine bioélectrique, des chirurgiens et des ingénieurs des Feinstein Institutes for Medical Research de Northwell ont permis à un homme de bouger et de ressentir avec son bras et sa main paralysés.
Dans leur essai clinique novateur, l’équipe a réalisé une chirurgie cérébrale ouverte de 15 heures pour rétablir la communication entre le corps et le cerveau de Keith Thomas de Massapequa, qui vit avec une paralysie depuis 2020.
Les collègues de Northwell Health ont développé des algorithmes d’IA, des implants cérébraux et une technologie de stimulation innovante pour former la première “dérivation neuronale double” de ce genre. Cette dérivation forme un “pont” électronique qui facilite la circulation des informations dans tout le corps, la moelle épinière et le cerveau du participant.
Chad Bouton, professeur à l’Institute of Bioelectronic Medicine des Feinstein Institutes, a développé cette technologie et a été le principal enquêteur de l’essai.
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“C’est la première fois que le cerveau, le corps et la moelle épinière sont reliés électroniquement chez un humain paralysé pour restaurer un mouvement et une sensation durables.” – Prof. Chad Bouton
Restauration d’un mouvement durable
Dans une étude de 2022, des chercheurs européens ont identifié les neurones associés à la marche. Ils ont réussi à aider neuf personnes à améliorer ou à retrouver leur capacité à marcher.
Cependant, les participants devaient être soutenus par une interface robotique.
Le professeur Bouton a également utilisé une dérivation neuronale unique dans des recherches précédentes pour aider les personnes à bouger des membres paralysés avec leurs pensées. Cette approche ne fonctionnait qu’avec un ordinateur et ne pouvait pas restaurer le sentiment et le mouvement ou favoriser une récupération durable.
Un accident de plongée en juillet 2020 a causé des lésions au niveau des vertèbres C4 et C5 de Thomas. Thomas a perdu le sentiment et le mouvement de la poitrine vers le bas.
L’essai clinique actuel visait à restaurer un mouvement physique durable au-delà du laboratoire. Les chercheurs espéraient également aider le sujet à retrouver son sens du toucher.
Cartographie des centres de mouvement du cerveau
Le Dr Adam Stein, président de la médecine physique et de réadaptation de Northwell Health, a collaboré avec les cliniciens et chercheurs des Feinstein Institutes pour cartographier le cerveau de Thomas.
Ils ont utilisé des IRM fonctionnelles pour aider à localiser les zones impliquées dans le mouvement du bras et la sensation de toucher dans la main du sujet. Les IRM ont également aidé les chercheurs à déterminer où insérer les électrodes motrices et sensorielles.
Chirurgie cérébrale avec retour d’information en temps réel
Après avoir recueilli ces informations critiques, l’équipe chirurgicale a réalisé une chirurgie intensive de 15 heures à l’hôpital universitaire de North Shore à Manhasset, New York.
À certains moments, Thomas était éveillé et capable de dire aux médecins quelles sensations il ressentait dans ses mains.
Le Dr Ashesh Mehta, l’un des principaux chirurgiens de la procédure, professeur à l’Institute of Bioelectronic Medicine des Feinstein Institutes et directeur du Laboratoire de cartographie du cerveau humain de Northwell, a déclaré :
“Grâce aux images de Keith et à ses indications pendant certaines parties de sa chirurgie, nous savions exactement où placer les implants cérébraux.”
L’équipe a placé deux puces dans la zone du bras responsable du mouvement. Ils en ont inséré trois de plus dans la région du cerveau responsable de la sensation et du toucher des doigts.
Thérapie basée sur la pensée et dérivation neuronale
Thomas a été emmené au laboratoire, où deux ports ont relié sa tête à un ordinateur qui utilise l’IA pour capturer et traduire ses pensées en actions. Cette thérapie basée sur la pensée est à la base de l’approche de la dérivation neuronale double.
Le contournement capte et lit les intentions du sujet, envoyant des signaux électriques depuis son implant cérébral vers l’ordinateur. L’ordinateur transmet ensuite les signaux aux patchs d’électrodes placés sur sa colonne vertébrale et les muscles de sa main, dans son avant-bras, pour stimuler la fonction.
Les capteurs au bout des doigts et à la paume de Thomas transmettent des informations tactiles et de pression à son cerveau pour restaurer la sensation.
« Lorsque le participant à l’étude pense à bouger son bras ou sa main, nous « suralimentons » sa moelle épinière et stimulons son cerveau et ses muscles pour aider à reconstruire les connexions, fournir une rétroaction sensorielle et favoriser la récupération », a expliqué le professeur Bouton.
Grâce à ce double contournement neural, Thomas a pu bouger ses bras à volonté. Il a ressenti le toucher de sa sœur, ce qui était la première fois qu’il ressentait quelque chose depuis son accident.
Nouvelle force, résultats continus
Les chercheurs ont déclaré que le double contournement neural a stimulé une certaine récupération naturelle des blessures de Thomas, ce qui pourrait inverser une partie des dommages. Il a plus que doublé sa force musculaire depuis le début de l’étude.
Thomas ressent également de nouvelles sensations dans son poignet et son avant-bras, même lorsque le système est éteint.
Les cliniciens de Northwell espèrent que leur procédure novatrice permettra au cerveau, à la moelle épinière et au corps de générer de nouvelles voies de communication au niveau de la lésion.
En fin de compte, ils prévoient que la médecine bioélectronique permettra aux personnes atteintes de blessures et de maladies d’être traitées avec leurs propres nerfs, sans intervention pharmaceutique.
« Ce type de thérapie basée sur la pensée est révolutionnaire. Notre objectif est d’utiliser cette technologie un jour pour donner aux personnes atteintes de paralysie la possibilité de mener une vie plus complète et plus indépendante », a déclaré le professeur Bouton.
À propos des lésions de la moelle épinière
Une lésion de la moelle épinière (SCI) peut perturber les voies entre le cerveau et la moelle épinière, un faisceau de nerfs organisé de manière complexe qui descend le long du dos. Cela entraîne des déficits temporaires ou permanents dans les fonctions motrices, sensorielles ou autonomes de la moelle épinière.
On estime que 302 000 personnes aux États-Unis sont confrontées à une SCI traumatique chaque année, et 18 000 nouveaux cas surviennent chaque année. Plus de la moitié de ces personnes ne pourront pas retrouver une fonction complète.
Une lésion de la moelle épinière grave ou complète rend la moelle incapable de transmettre des signaux en dessous de la zone blessée. Cela entraîne une paralysie et une perte de sensation en dessous du niveau de la lésion.
Plus de 100 millions de personnes dans le monde vivent avec une paralysie ou un autre trouble du mouvement.
