Vers un cerveau dopé aux implants ?

En septembre, un rapport américain sonnait l’alarme : la Chine pourrait mettre au point avant les États-Unis des implants cérébraux. Cette technologie pourrait non seulement réduire certains handicaps, mais également améliorer la performance cognitive normale. Verra-t-on bientôt des « cerveaux plus qu’humains » ?

Publié à 5 h 00

Paralysie

C’est l’un des secteurs de recherche les plus prometteurs. En mars dernier, la Chine a été la première au monde à autoriser la commercialisation d’une neuroprothèse, Neo, qui permet de manipuler une main robotique après une blessure à la moelle épinière.

« Pour le moment, les prothèses posées après une amputation utilisent les signaux des muscles, mais si le problème est causé par un changement dans le cerveau, il faut agir là », explique Christian Antfolk, ingénieur biomédical à l’Université de Lund, en Suède. En 2024, M. Antfolk a publié une revue de littérature sur les « neuroprothèses », qui interprètent les signaux du cerveau pour produire des mouvements ou des manipulations, dans la revue Nature Reviews Neurology.

La plupart des neuroprothèses manipulent des bras robotiques ou des appareils numériques comme des ordinateurs, selon Sami Obaid, neurochirurgien au Centre hospitalier de l’Université de Montréal (CHUM).

« Les démonstrations les plus médiatisées ont souvent utilisé des bras robotiques, dit le D^r Obaid. Ils sont plus faciles à contrôler et à standardiser. »

Mais certaines neuroprothèses produisent bel et bien des mouvements en agissant directement sur les muscles du patient. On parle alors de stimulation électrique fonctionnelle contrôlée par la pensée.

Le D^r Obaid cite trois cas de neuroprothèses contrôlant des membres d’un patient paralysé par l’entremise de ses propres muscles, plutôt que des membres robotiques. Dans deux cas, il s’agit de bras et de mains, et dans l’autre, d’un patient qui a pu marcher à nouveau. Des chercheurs québécois travaillent sur cette avenue, mais aucun test chez un patient n’a été fait jusqu’à maintenant, dit le chercheur de l’Université de Montréal.

La main d’Elon Musk

La première neuroprothèse moderne a été implantée à un tétraplégique en 2004 aux États-Unis. Elle lui permettait d’ouvrir des courriels et d’allumer le téléviseur ainsi que de manipuler une main et un bras robotiques. Il s’agissait d’un cadre de recherche et non de commercialisation.

Depuis 2024, la neuroprothèse de la firme Neuralink d’Elon Musk, fondateur de Tesla et de SpaceX, a été implantée à 26 patients, dont trois à Toronto, notamment à un patient atteint de sclérose latérale amyotrophique (SLA). Elle se limite aussi à manipuler des bras robotiques et des appareils numériques comme des ordinateurs. La prochaine étape serait de faire bouger un fauteuil roulant de manière « télépathique ».

Regardez un patient américain ayant reçu une neuroprothèse d’Elon Musk manipuler un bras robotique (en anglais)

D’autres entreprises américaines, Synchron et Precision Neuroscience, testent aussi des neuroprothèses similaires. Le laboratoire français Clinatec est l’un des seuls au monde à tester une neuroprothèse contrôlant les jambes, avec un test réussi en 2023.

Le rapport du Congrès américain en septembre notait que les chercheurs en Chine sont avantagés par un système réglementaire moins lourd, dit le D^r Obaid.

Au Québec, aucune neuroprothèse n’a été implantée sur des patients, mais des recherches sont faites par plusieurs équipes sur l’enregistrement des signaux émis par le cerveau quand certaines tâches sont accomplies, selon le D^r Obaid, qui connaît très bien les neuroprothèses Neuralink.

Une autre avenue, un casque mesurant l’activité du cerveau, n’implique pas d’implantation chirurgicale, mais est beaucoup moins précise, selon M. Antfolk. « Il se peut qu’avec l’IA, on ait une amélioration de la qualité de la mesure de l’activité cérébrale par ces casques non invasifs », estime-t-il.

Sensations

L’un des obstacles à l’utilisation des neuroprothèses est le problème de la sensation. « Il est très difficile de recréer la sensation, que ce soit avec des bras robotiques ou avec les membres du patient paralysé, explique M. Antfolk. Mais c’est essentiel parce que les mouvements doivent être adaptés à ce que le membre perçoit de l’environnement. »

Il ne faut pas, par exemple, qu’une main robotique écrase un œuf. La sensation est aussi cruciale pour la marche, ce qui explique la difficulté de mettre au point des neuroprothèses avec des jambes robotiques.

Vision et parole

Beaucoup de recherches cliniques visent aussi à restaurer la parole directement à partir des impulsions cérébrales. Jusqu’à maintenant, les patients qui ont perdu la capacité de parler dépendaient de systèmes analysant d’autres mouvements, ce qui limite la vitesse d’élocution. Feu l’astrophysicien Stephen Hawking, par exemple, parlait avec des mouvements de sa joue captés par un capteur infrarouge qui manipulaient un programme de synthétisation de la voix.

En septembre, des chercheurs californiens ont montré dans la revue Nature Neuroscience qu’une neuroprothèse permet d’atteindre 60 mots par minute.

La vision fait aussi l’objet de nombreuses recherches sur des neuroprothèses, mais pour le moment, elles sont limitées à des gens qui viennent de perdre la vue. Leur nerf optique est encore en bon état. « Mais on peut imaginer qu’on pourrait utiliser d’autres régions du cerveau que celle qui traite directement la vision pour restaurer la vue, dit le D^r Obaid. Il y a des régions du cerveau qui interprètent ce que l’on voit. »

La neuroprothèse qui a connu le plus de succès est l’implant cochléaire restaurant l’ouïe, dit M. Antfolk. « Il y en a depuis les années 1980, dit-il. C’est sûr qu’on n’est pas très loin de la peau, alors ça a été plus facile à mettre au point. »

Épilepsie, dépression et douleur

Le D^r Obaid s’intéresse tout particulièrement à l’utilisation des neuroprothèses pour contrôler l’épilepsie et la douleur. Il faisait partie, début octobre, de 26 neuroscientifiques choisis comme « futurs leaders canadiens de la recherche sur le cerveau » par la fondation Brain Canada, grâce à ses travaux sur l’épilepsie.

« L’objectif est de détecter les signaux avant-coureurs d’une crise d’épilepsie et d’envoyer des impulsions qui vont la prévenir, dit le chercheur de l’Université de Montréal. Normalement, on pourrait faire la même chose avec la douleur. »

Des neuroprothèses permettant de contrôler l’épilepsie et le parkinson existent déjà, et d’autres pour la dépression sont testées. Des thérapies de stimulation transcrânienne, à l’hôpital et à la maison sous forme de casque, sont déjà utilisées en clinique.

Mémoire et attention

Les neuroprothèses pourraient éventuellement améliorer les capacités du cerveau, même chez des personnes qui n’ont pas de maladie ou de handicap, selon le D^r Obaid. Il cite une étude américaine de 2011 qui montre qu’une neuroprothèse visant à prévenir les crises d’épilepsie améliore aussi l’attention et la mémoire.

« Il devrait être possible d’améliorer certaines capacités cognitives avec des neuroprothèses, même chez des gens n’ayant aucun handicap », estime le D^r Obaid.