Une technique d’imagerie par ultrasons permet aux scientifiques de lire dans les pensées

L’équipe a testé avec succès la méthode sur des primates non humains et a lu les intentions de leurs cerveaux.

*

Caltech

Un nouveau type d’interface cerveau-machine (ICM), peu invasive, peut lire les intentions du cerveau grâce à la technologie des ultrasons.

Une équipe de chercheurs de Caltech a mis au point le système qui permet de lire l’activité cérébrale correspondant à la planification d’un mouvement.

L’étude de l’équipe a été publiée dans la revue Neuron le lundi 22 mars.

Les neuroscientifiques qui travaillent sur les ICM afin de cartographier l’activité cérébrale en fonction des mouvements correspondants vont s’en donner à cœur joie grâce à cette nouvelle étude. En général, ces appareils lisent et interprètent l’activité cérébrale et la relient à un ordinateur ou à une machine.

Cependant, ces appareils nécessitent généralement une chirurgie cérébrale invasive, à laquelle de nombreux patients ne sont pas prêts à participer.

Les nouvelles de cette nouvelle technologie, qui utilise la technologie des ultrasons fonctionnels (fUS), cartographient avec précision l’activité neuronale depuis sa source dans les profondeurs du cerveau, avec une résolution de 100 micromètres.

« Ce qui est le plus excitant, c’est que le fUS est une jeune technique au potentiel énorme – ce n’est que notre première étape pour mettre l’IMC performant et moins invasif à la portée d’un plus grand nombre de personnes », a déclaré Sumner Norman, chercheur postdoctoral au laboratoire d’Andersen et coauteur principal de la nouvelle étude.

La technologie et l’imagerie à ultrasons fonctionnent en émettant des impulsions de sons à haute fréquence, expliquent les chercheurs, puis en mesurant la façon dont ces vibrations sonores se répercutent dans une substance, comme le tissu humain. Ce type d’imagerie est déjà largement utilisé pour prendre des images d’un fœtus in utero, par exemple.

L’équipe a réalisé que cette technique d’imagerie pourrait également aider à prédire le mouvement et le comportement.

Comme l’a déclaré Mikhail Shapiro, professeur de génie chimique, chercheur à l’Heritage Medical Research Institute et membre de l’équipe de recherche, « cette technique a permis de produire des images détaillées de la dynamique des signaux neuronaux dans notre région cible qui ne pouvaient pas être vues avec d’autres techniques non invasives comme l’IRMf ».

« Nous avons produit un niveau de détail proche de l’électrophysiologie, mais avec une procédure beaucoup moins invasive. »

Imagerie du cerveau de primates non humains

L’équipe a essayé et testé sa méthode sur des primates non humains, en leur apprenant à effectuer des tâches simples comme bouger leurs yeux et leurs bras dans une certaine direction après avoir reçu des signaux. Les primates ont été observés à l’aide de la technologie fUS pendant qu’ils effectuaient ces tâches, mesurant leur activité cérébrale dans le cortex pariétal postérieur – la partie de notre cerveau qui planifie les mouvements.

L’équipe voulait voir si l’imagerie fUS pouvait également être utilisée pour déterminer les intentions des primates avant qu’ils n’exécutent leurs tâches.

Le système a ensuite été entraîné par un algorithme d’apprentissage automatique à l’aide des données ultrasonores recueillies en temps réel. En quelques secondes, l’algorithme a pu prédire le prochain mouvement des primates non humains.

Comme l’a souligné Richard Andersen, qui a participé à l’étude, pour que cette méthode fonctionne, « seule une petite fenêtre transparente aux ultrasons doit être implantée dans le crâne ; cette opération est nettement moins invasive que celle requise pour l’implantation d’électrodes ».

Cette nouvelle méthode ouvre de nombreuses portes aux neuroscientifiques qui travaillent à la mise au point d’IMC, et elle minimise grandement la chirurgie invasive. Les prochaines étapes comprennent des essais sur l’homme, pour voir si ces images et prédictions fonctionnent également pour lire les cerveaux humains.

Lire aussi : Réunion ayant fait l’objet d’une fuite : Facebook travaille sur un appareil pour lire votre cerveau

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche