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NEURO: Une interface cerveau-cerveau qui fonctionne à distance

Actualité publiée il y a 5 années 6 mois 4 semaines
Nature Scientific Reports

Sur des rats, c’est possible et avec des électrodes implantées dans le cerveau. Cette étude de la Duke University montre en effet sur l’animal qu’une telle interface permet la transmission d’informations tactiles et motrices, de rat à rat, même sur une longue distance. Ce nouveau concept d’ordinateur « biologique », présenté dans l’édition du 28 février des Nature Scientific Reports, contribue également à l’avancée de neuro-prothèses permettant aux personnes paralysées de recouvrer un contrôle moteur.

Les chercheurs ont relié électroniquement les cerveaux de 2 rats pour la première fois, leur permettant de communiquer directement pour résoudre des problèmes simples de comportement. Un test a permis d'établir avec succès une connexion entre les cerveaux de deux animaux, de Durham (Caroline du Nord) à Natal (Brésil).


Le concept est un peu celui de l'interface cerveau-machine capable de faire communiquer l'intention cérébrale motrice du sujet avec le monde extérieur sans l'interférence de son corps. Alors que de nombreuses études ont déjà montré des utilisations de signaux moteurs dérivés du cerveau pour contrôler des mouvements mécaniques, cette nouvelle recherche montre la possibilité de relier plusieurs cerveaux pour former ce que ces chercheurs appellent un « ordinateur biologique», un système permettant un partage de l'information sensorielle moteur, au sein d'un groupe d'animaux.

Une interface cerveau-cerveau, de « codeur » à « décodeur » : «Nos études précédentes sur les interfaces cerveau-machine nous avait convaincus que le cerveau du rat est beaucoup plus plastique que nous l'imaginions», commente le Pr Miguel Nicolelis, auteur principal et professeur de neurobiologie à l'Université Duke. Dans cette expérience, le cerveau du rat a pu tout d'abord s'adapter facilement à accepter l'entrée de périphériques et même à apprendre à traiter la lumière infrarouge invisible générée par un capteur artificiel. Constatant la capacité du cerveau de l'animal à assimiler des signaux provenant de capteurs artificiels, les chercheurs se sont ensuite demandés s'il pourrait aussi assimiler l'entrée d'informations à partir de capteurs provenant d'un autre animal.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont utilisé des paires de rats entraînés à résoudre un problème simple, appuyer sur le levier quand un voyant lumineux s'allume au-dessus du levier, une action qui, réussie, est récompensée par une gorgée d'eau. Ensuite les chercheurs ont connecté les cerveaux des 2 rats via des réseaux de microélectrodes insérées dans la zone du cortex moteur qui traitaient l'information. L'un des 2 rats était désigné comme le « codeur » et recevait l'indication visuelle du levier à actionner. Sa décision était traduite par stimulation électrique et délivrée directement dans le cerveau du second rat, désigné comme «décodeur». Ce second rat n'avait aucune information visuelle sur le levier à actionner.

Une «collaboration comportementale» réussie à distance, entre les 2 animaux : En fin de compte, les chercheurs constatent que, dans 70% des cas, le « décodeur » actionne les bons leviers, suggérant une communication globalement efficace par cette interface cerveau-cerveau. De plus, lorsque le « décodeur » commet une erreur, le « codeur » modifie son comportement (le rapport signal-sur-bruit de son activité cérébrale) pour le rendre plus accessible au « décodeur ». Et même à distance, les 2 rats parviennent ainsi encore à travailler ensemble sur une tâche de discrimination tactile.
Une neurophysiologie de l'interaction sociale : Des résultats qui montrent qu'il pourrait être possible de créer un réseau de cerveaux d'animaux disséminés dans de nombreux endroits différents, tel un « ordinateur biologique » activé par un codeur, capable de résoudre des tâches plus complexes. Des résultats qui plus concrètement aussi permettent d'avancer dans le développement de neuro-prothèses permettant, aux personnes paralysées, de rétablir un contrôle moteur.

Source: Nature Scientific Reports doi:10.1038/srep01319 28 February 2013 A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information (Visuel@Duke)

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