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Avec une formation, les personnes en fauteuil roulant contrôlé par l'esprit peuvent naviguer dans des espaces normaux et encombrés

Un fauteuil roulant contrôlé par l’esprit peut aider une personne paralysée à acquérir une nouvelle mobilité en traduisant les pensées des utilisateurs en commandes mécaniques. Le 18 novembre, dans la revue iScience, des chercheurs démontrent que les utilisateurs tétraplégiques peuvent utiliser des fauteuils roulants contrôlés par l’esprit dans un environnement naturel et encombré après un entraînement prolongé.

“Nous montrons que l’apprentissage mutuel de l’utilisateur et de l’algorithme d’interface cerveau-equipment est significant pour que les utilisateurs puissent utiliser avec succès de tels fauteuils roulants”, déclare José del R. Millán, auteur correspondant de l’étude à l’Université du Texas à Austin. “Notre recherche met en évidence une voie potentielle pour une traduction clinique améliorée de la technologie d’interface cerveau-device non invasive.”

Millán et ses collègues ont recruté trois personnes tétraplégiques pour l’étude longitudinale. Chacun des members a suivi des periods de development trois fois par semaine pendant 2 à 5 mois. Les individuals portaient une calotte qui détectait leurs activités cérébrales par électroencéphalographie (EEG), qui seraient converties en commandes mécaniques pour les fauteuils roulants by way of un dispositif d’interface cerveau-equipment. Les members ont été invités à contrôler la route du fauteuil roulant en pensant au déplacement des parties de leur corps. Furthermore précisément, ils devaient penser à bouger les deux mains pour tourner à gauche et les deux pieds pour tourner à droite.

Lors de la première session de development, trois contributors avaient des niveaux de précision similaires – lorsque les réponses de l’appareil s’alignaient sur les pensées des utilisateurs – d’environ 43 % à 55 %. Au cours de la development, l’équipe du dispositif d’interface cerveau-device a constaté une amélioration significative de la précision du participant 1, qui a atteint une précision de as well as de 95 % à la fin de sa development. L’équipe a également observé une augmentation de la précision du participant 3 à 98 % à mi-parcours de sa development avant que l’équipe ne mette à jour son appareil avec un nouvel algorithme.

L’amélioration observée chez les participants 1 et 3 est corrélée à l’amélioration de la discrimination des caractéristiques, qui est la capacité de l’algorithme à discriminer le modèle d’activité cérébrale codé pour les pensées « aller à gauche » de celui pour « aller à droite ». L’équipe a constaté que la meilleure discrimination des fonctionnalités n’est pas seulement le résultat de l’apprentissage automatique de l’appareil, mais également de l’apprentissage dans le cerveau des contributors. L’EEG des individuals 1 et 3 a montré des changements clairs dans les modèles d’ondes cérébrales à mesure qu’ils amélioraient la précision du contrôle mental de l’appareil.

“Nous voyons d’après les résultats de l’EEG que le sujet a consolidé une capacité à moduler différentes parties de son cerveau pour générer un schéma pour” aller à gauche “et un schéma différent pour” aller à droite “”, explique Millán. “Nous pensons qu’il y a une réorganisation corticale qui s’est produite à la suite du processus d’apprentissage des members.”

Comparé aux participants 1 et 3, le participant 2 n’a présenté aucun changement significatif dans les schémas d’activité cérébrale tout au lengthy de la development. Sa précision n’a augmenté que légèrement au cours des premières séances, qui est restée stable pendant le reste de la période d’entraînement. Cela suggère que l’apprentissage automatique seul est insuffisant pour manœuvrer avec succès un tel appareil contrôlé par l’esprit, dit Millán

À la fin de la development, tous les participants ont été invités à conduire leur fauteuil roulant dans une chambre d’hôpital encombrée. Ils ont dû contourner des obstacles tels qu’un séparateur de pièce et des lits d’hôpitaux, qui sont configurés pour simuler l’environnement réel. Les participants 1 et 3 ont terminé la tâche tandis que le participant 2 ne l’a pas terminée.

“Il semble que pour que quelqu’un acquière un bon contrôle de l’interface cerveau-device qui lui permet d’effectuer des activités quotidiennes relativement complexes comme conduire le fauteuil roulant dans un environnement naturel, cela nécessite une certaine réorganisation neuroplastique dans notre cortex”, explique Millán.

L’étude a également mis l’accent sur le rôle de la formation à very long terme des utilisateurs. Bien que le participant 1 ait réalisé des performances exceptionnelles à la fin, il a également eu du mal lors des premières séances d’entraînement, dit Millán. L’étude longitudinale est l’une des premières à évaluer la traduction clinique de la technologie d’interface cerveau-device non invasive chez les personnes tétraplégiques.

Ensuite, l’équipe veut comprendre pourquoi le participant 2 n’a pas ressenti l’effet d’apprentissage. Ils espèrent mener une analyse moreover détaillée des signaux cérébraux de tous les participants pour comprendre leurs différences et les interventions possibles pour les personnes aux prises avec le processus d’apprentissage à l’avenir.