BrainGate

BrainGate est un système d'implant cérébral , actuellement en cours de développement et d'essais cliniques, conçu pour aider les personnes qui ont perdu le contrôle de leurs membres ou d'autres fonctions corporelles, comme les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique (SLA) ou de lésions de la moelle épinière . La technologie Braingate et les actifs associés de Cyberkinetic appartiennent désormais à la société privée Braingate, Co. Le capteur, qui est implanté dans le cerveau , surveille l'activité cérébrale du patient et convertit l'intention de l'utilisateur en commandes informatiques.

Dans sa forme actuelle, BrainGate se compose d'un capteur implanté dans le cerveau et d'un décodeur externe, qui se connecte à une sorte de prothèse ou à un autre objet externe. Le capteur se présente sous la forme d'un réseau de microélectrodes , anciennement connu sous le nom d'Utah Array, qui se compose de 100 électrodes fines comme des cheveux qui détectent la signature électromagnétique des neurones qui s'activent dans des zones spécifiques du cerveau, par exemple, la zone qui contrôle le mouvement des bras. Le capteur traduit cette activité en signaux chargés électriquement, qui sont ensuite envoyés à un appareil externe et décodés dans un logiciel. Le décodeur se connecte et peut utiliser les signaux cérébraux pour contrôler un appareil externe, tel qu'un bras robotisé, un curseur d'ordinateur ou même un fauteuil roulant. En substance, BrainGate permet à une personne de manipuler des objets dans le monde en utilisant uniquement l'esprit.

En plus d'analyser en temps réel les schémas neuronaux pour relayer les mouvements, le réseau BrainGate est également capable d'enregistrer des données électriques pour une analyse ultérieure. Une utilisation potentielle de cette fonctionnalité serait pour un neurologue d'étudier les schémas de crise chez un patient épileptique .

BrainGate a été développé à l'origine par des chercheurs du département de neurosciences de l'université Brown en collaboration avec la société de biotechnologie Cyberkinetics, Inc. Cyberkinetics a ensuite cédé la fabrication de l'appareil à Blackrock Microsystems, qui fabrique désormais les capteurs et le matériel d'acquisition de données. La société BrainGate a acheté la propriété intellectuelle et la technologie associée à Cyberkinetics et continue de détenir la propriété intellectuelle liée à BrainGate.

Les premières expériences rapportées impliquant l'implantation du réseau de microélectrodes chez un sujet humain ont été réalisées en 2002 par Kevin Warwick , Mark Gasson et Peter Kyberd . La procédure, qui a été réalisée à l' infirmerie de Radcliffe , impliquait l'implantation du réseau dans les nerfs périphériques du sujet afin de réussir à réaliser à la fois une fonctionnalité motrice et sensorielle, c'est-à-dire une signalisation bidirectionnelle.

L'essai clinique complet de BrainGate a été mené par des chercheurs du Massachusetts General Hospital , de l'université Brown et du ministère des Anciens Combattants des États-Unis entre 2004 et 2006, portant sur l'étude de quatre patients atteints de tétraplégie . Les résultats, publiés dans un article de 2006 dans la revue Nature , ont montré qu'un humain atteint de tétraplégie était capable de contrôler un curseur sur un écran d'ordinateur simplement en pensant, ce qui lui permettait d'ouvrir des e-mails et d'utiliser des appareils tels qu'un téléviseur. Un participant, Matt Nagle , souffrait d'une lésion de la moelle épinière, tandis qu'un autre souffrait de SLA à un stade avancé .

En juillet 2009, un deuxième essai clinique, baptisé « BrainGate2 », a été lancé par des chercheurs du Massachusetts General Hospital, de l'Université Brown et du Providence VA. En novembre 2011, des chercheurs du Stanford University Neural Prosthetics Translational Laboratory ont rejoint l'essai en tant que deuxième site. Cet essai est en cours.

En mai 2012, les chercheurs de BrainGate ont publié une étude dans Nature démontrant que deux personnes paralysées par un accident vasculaire cérébral plusieurs années auparavant étaient capables de contrôler des bras robotisés pour atteindre et saisir des objets. Une participante, Cathy Hutchinson, a pu utiliser son bras pour boire du café à la bouteille, la première fois qu'elle a pu boire sans aide depuis 15 ans. Cette étude s'est déroulée sur place au Boston Home à Dorchester, dans le Massachusetts , une résidence spécialisée où résidait Mme Hutchinson. L'étude incluait des chercheurs de l'Université Brown, du Département des anciens combattants, du Massachusetts General Hospital, de la Harvard Medical School et du German Aerospace Center.

Les essais cliniques ont débuté en 2009 sous le nom de « BrainGate2 Neural Interface System ». En octobre 2014 , l'Université de Stanford, le Massachusetts General Hospital, la Case Western Reserve University (Ohio) et le Providence VA Medical Center recrutaient activement des participants pour l'essai clinique BrainGate2 en cours.

En avril 2021, BrainGate est devenue la première technologie à transmettre des commandes sans fil d'un cerveau humain à un ordinateur. L'étude clinique a utilisé deux participants atteints de lésions de la moelle épinière. L'étude a utilisé un émetteur connecté au cortex moteur cérébral du sujet pour transmettre les signaux. La précision et la vitesse de frappe et de mouvement se sont avérées identiques à celles des solutions filaires.