Les gens laissent une startup mettre un implant cérébral dans leur crâne pendant 15 minutes

Jul 12, 2023

Emilie Mullin

Neuralink d'Elon Musk n'est pas la seule entreprise à faire des progrès dans la connexion du cerveau des gens aux ordinateurs. En avril et mai, des chirurgiens de l'Université de Virginie-Occidentale ont placé de fines bandes d'un matériau semblable à de la cellophane sur le cerveau de trois patients. Fabriquées par la startup Precision Neuroscience basée à New York, les bandes de la taille d'une vignette sont conçues pour se conformer à la surface du cerveau sans endommager ses tissus délicats.

Pendant les 15 minutes pendant lesquelles les dispositifs étaient en place, les implants ont pu lire, enregistrer et cartographier l'activité électrique dans une partie des lobes temporaux des patients, ce qui aide à traiter les entrées sensorielles. Les patients étaient déjà à l'hôpital pour se faire retirer des tumeurs cérébrales, et les médecins ont utilisé les appareils de Precision aux côtés d'électrodes standard. Bien qu'il ne s'agisse que d'une petite étude pilote, elle rapproche Precision de la création d'une interface cerveau-ordinateur, ou BCI, un système qui fournit un lien de communication direct entre le cerveau et un appareil externe.

« C'est la première fois que notre technologie atteint des patients humains », déclare Benjamin Rapoport, directeur scientifique et cofondateur de Precision. Étant donné que l'étude présentait un faible risque pour les patients, la société n'avait pas besoin de l'autorisation de la Food and Drug Administration pour la mener à bien. Mais il lui faudra un feu vert de l'agence pour le tester dans le cadre d'un BCI. (Neuralink a récemment annoncé avoir reçu l'approbation de la FDA pour tester son BCI chez l'homme, mais n'a publié aucun détail.)

Rapoport indique qu'à court terme, Precision prévoit de faire approuver son appareil par la FDA à des fins de cartographie cérébrale et de diagnostic, comme alternative aux types d'électrodes actuellement utilisées pour détecter les tumeurs et les crises d'épilepsie. Mais l'objectif à long terme de l'entreprise est d'aider les personnes paralysées à communiquer et à bouger. Rapoport dit que la société est en pourparlers avec la FDA mais n'a pas précisé quand son essai BCI commencerait.

"Nous sommes à l'aube d'une nouvelle génération d'interfaces plus significatives qui nous permettent de restaurer la fonction ou la mobilité des patients handicapés", déclare Peter Konrad, directeur de neurochirurgie au Rockefeller Neuroscience Institute de l'Université de Virginie-Occidentale, qui a participé à l'étude pilote.

La précision fait partie d'une série de concurrents, dont Neuralink et Synchron, qui visent à commercialiser des appareils qui permettraient aux gens de contrôler les ordinateurs et les membres prothétiques en utilisant uniquement leur esprit. Les chercheurs universitaires travaillent sur ces systèmes depuis des décennies et quelques dizaines de personnes dans le monde en ont été équipées dans le cadre d'études. Mais maintenant, des startups comme Precision veulent faire sortir les BCI des laboratoires de recherche et les faire entrer dans la vie quotidienne des gens.

Les BCI capturent et décodent les signaux cérébraux, qui sont traduits en commandes et relayés à l'électronique qui effectue certaines actions, telles que taper sur un écran, contrôler un curseur d'ordinateur ou déplacer un bras robotique. Parce que les neurones génèrent des signaux électriques, les scientifiques peuvent utiliser des électrodes métalliques conductrices pour enregistrer leur activité. Un appareil connu sous le nom de réseau Utah est actuellement le pilier de la recherche BCI. Fabriqué en silicium dur, le réseau est une grille de la taille du visage d'Abraham Lincoln sur un sou américain. Il a 100 minuscules aiguilles saillantes recouvertes de métal conducteur qui se collent dans le tissu cérébral et enregistrent le bavardage des neurones à proximité.

Lauren Goode

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Julien Chokkattu

Chevalier

Parce qu'il pénètre dans les tissus, le réseau Utah peut provoquer une inflammation et des cicatrices autour du site d'implantation, ce qui entraîne une baisse de la qualité du signal au fil du temps. Et la qualité du signal est importante car elle affecte les performances du BCI. Personne ne sait réellement combien de temps les matrices de l'Utah peuvent durer dans le cerveau ; jusqu'à présent, le record est détenu par Nathan Copeland, dont l'appareil en est maintenant à sa huitième année.

Placer un réseau Utah nécessite également que les chirurgiens effectuent une craniotomie, en faisant un petit trou dans le crâne. Il s'agit d'une procédure majeure qui peut provoquer une infection et des saignements, et la récupération d'une procédure prend un mois ou plus. Naturellement, de nombreux patients peuvent hésiter à en subir un, quitte à retrouver un certain degré de communication ou de mobilité.

Precision tente de résoudre les deux problèmes avec un appareil doté de 1 024 électrodes, mais ultra-mince (environ un cinquième de l'épaisseur d'un cheveu humain) et qui ne perce pas le tissu cérébral. Au lieu d'une craniotomie, il serait placé à l'aide d'une procédure peu invasive qui consiste à faire une petite fente dans la peau et le crâne, puis à faire glisser l'implant sur la couche la plus externe du cerveau, appelée cortex. "L'idée même de causer plus de dommages au cerveau ou au système nerveux déjà endommagé est assez lourde", déclare Rapoport, qui était également cofondateur de Neuralink. Il pense que la rationalisation de la procédure rendrait ces systèmes beaucoup plus attrayants pour les patients.

Craig Mermel, président et chef de produit de la société, affirme que la matrice Precision pourrait également être retirée aussi facilement. Au fur et à mesure que la technologie BCI s'améliore, les patients qui reçoivent des puces cérébrales précoces peuvent éventuellement vouloir passer à de nouvelles puces. Avec les baies Utah, les nouveaux appareils ne peuvent généralement pas être placés dans la même zone en raison du tissu cicatriciel.

Avec plus de 1 000 électrodes, dit Mermel, l'appareil de Precision sera en mesure de fournir une résolution plus élevée de l'activité cérébrale que les réseaux actuels. Les baies Precision sont également conçues pour être modulaires. Plusieurs peuvent être connectés ensemble pour collecter les signaux cérébraux d'une plus grande zone. Pour des actions plus précises ou complexes au-delà de la stimulation des mouvements corporels de base ou du déclenchement de fonctions informatiques simples, "vous allez vouloir une plus grande couverture des régions du cerveau", déclare Mermel.

Peter Brunner, professeur agrégé de neurochirurgie et de génie biomédical à l'Université de Washington à St. Louis, dit que l'implant de Precision semble impressionnant, mais on ignore encore combien de temps il durera une fois implanté. Tout dispositif implanté dans le corps a tendance à se dégrader avec le temps. "Il y a une tension entre rendre les choses plus petites et en même temps maintenir la robustesse contre l'environnement auquel ces appareils sont confrontés dans le corps humain", dit-il.

Le cerveau se déplace dans le crâne, tout comme un implant, dit Brunner. Un réseau de surface pourrait potentiellement en déplacer plus d'un qui pénètre dans le cerveau. Il dit que même un décalage micrométrique pourrait changer le groupe de neurones à partir duquel l'appareil enregistre, ce qui pourrait affecter le fonctionnement de la BCI.

Rapoport dit que toutes les électrodes se déplacent un peu au fil du temps, mais le logiciel de Precision, qui décode les signaux neuronaux, peut s'adapter à ces petits changements.

Lauren Goode

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Julien Chokkattu

Chevalier

La société n'a pas encore testé la procédure d'implantation sur des personnes, mais les scientifiques de Precision l'ont essayée sur des cochons miniatures et ont laissé l'appareil en place pendant environ un mois. Ils ont étudié les tissus cérébraux des animaux après le retrait des appareils pour confirmer qu'aucun dommage n'avait été causé, explique Rapoport.

Pour les trois patients humains de l'étude pilote, l'appareil n'a causé aucun effet secondaire ni dommage, selon Rapoport. Il a pu collecter des données détaillées sur l'activité cérébrale des trois. Deux patients avaient des tumeurs retirées des régions cérébrales responsables du langage et étaient éveillés pendant une partie de leurs procédures afin que les médecins puissent identifier les zones critiques du langage en temps réel.

WVU inscrira jusqu'à deux patients supplémentaires dans l'étude pilote en cours. Mount Sinai à New York, Penn Medicine à Philadelphie et le Massachusetts General Hospital à Boston devraient bientôt lancer des études connexes.

Un implant fabriqué par Synchron, une autre startup BCI, permet déjà à une poignée de personnes atteintes de paralysie sévère d'envoyer des SMS, des e-mails et de surfer sur Internet en utilisant uniquement leurs pensées. Le dispositif d'implantation de Synchron, qui ressemble à un stent cardiaque, ne nécessite pas non plus de retirer une partie du crâne. Il est inséré dans la veine jugulaire à la base du cou et enfilé jusqu'à ce qu'il soit adjacent au cortex moteur, le centre de contrôle du cerveau.

L'appareil de Neuralink pénétrera dans le tissu cérébral, mais la société développe une procédure peu invasive utilisant un robot semblable à une machine à coudre pour l'insérer dans le cerveau. On ne sait pas si le premier essai humain de Neuralink impliquera cette nouvelle procédure. Neuralink n'a pas répondu à une demande par e-mail de WIRED.

Les laboratoires universitaires testent également de nouveaux concepts d'implants moins invasifs, notamment des "neurograins" de la taille d'un sel qui pourraient être dispersés sur la surface du cerveau, ou un gel injectable qui se solidifierait en un polymère conducteur une fois dans le cerveau.

Jen French, qui a été paralysée dans un accident de snowboard en 1998 mais qui peut maintenant marcher avec l'aide d'un implant de la moelle épinière, a bon espoir quant à la prochaine vague de BCI. "Comme tant de personnes atteintes de maladies neurologiques chroniques, on nous dit qu'il n'y a pas de remède", déclare French, directeur exécutif et fondateur de Neurotech Network, une organisation de défense à but non lucratif. Pourtant, bien que la nouvelle génération d'appareils mini-invasifs ne promette pas de guérison, ils pourraient aider les gens à retrouver une fonction significative dans leur vie quotidienne. "C'est excitant de voir toutes ces entreprises", dit French, "parce que cela signifie pour les personnes ayant une expérience vécue, c'est que nous sommes sur le point de pouvoir accéder à la technologie."