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Les amputés peuvent apprendre à commander un bras robotique avec leurs esprits

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Une nouvelle étude par des neurologistes aux expositions d'Université de Chicago comment les amputés peuvent apprendre à commander un bras robotique par des électrodes implantées dans le cerveau

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Une nouvelle étude par des neurologistes aux expositions d'Université de Chicago comment les amputés peuvent apprendre à commander un bras robotique par des électrodes implantées dans le cerveau.

La recherche, éditée dans des communications de nature, changements de détails qui interviennent dans les deux côtés du cerveau employé pour commander le membre amputé et rester, membre intact. Les résultats montrent que les deux secteurs peuvent créer de nouvelles connexions pour apprendre comment commander le dispositif, même plusieurs années après une amputation.

« Qui est l'aspect nouvel à cette étude, voyant que les amputés chroniques et à long terme peuvent apprendre à commander un membre robotique, » a dit Nicho Hatsopoulos, doctorat, professeur de biologie et d'anatomie organismal chez UChicago et auteur supérieur de l'étude. « Mais ce qui était également intéressant était la plasticité du cerveau au-dessus de l'exposition à long terme, et de voir ce qui est arrivé à la connectivité du réseau pendant qu'elles apprenaient à commander le dispositif. »

Les expériences précédentes ont montré comment les patients humains paralysés peuvent déplacer les membres robotiques par une interface de machine de cerveau. La nouvelle étude est une de la première pour examiner la viabilité de ces dispositifs dans les amputés aussi bien.

Les chercheurs ont travaillé avec trois singes rhésus qui ont subi des préjudices à un jeune âge et ont dû faire amputer un bras pour les sauver il y a quatre, neuf et 10 ans, respectivement. Leurs membres n'ont pas été amputés aux fins de l'étude. Dans deux des animaux, les chercheurs ont implanté des rangées d'électrode dans le côté de l'opposé de cerveau, ou le contralatéral, au membre amputé. C'est le côté qui commandait le membre amputé. Chez le troisième animal, les électrodes ont été implantées du même côté, ou ipsilateral, au membre amputé. C'est le côté qui commandait toujours le membre intact.

Les singes ont été alors formés (avec des helpings généreux de jus) pour déplacer un bras robotique et pour saisir une boule utilisant seulement leurs pensées. Les scientifiques ont enregistré l'activité des neurones où les électrodes ont été placées, et avaient l'habitude un modèle statistique pour calculer comment les neurones ont été reliés entre eux avant les expériences, pendant la formation et par le passé les singes ont maîtrisé l'activité.

Les connexions entre les neurones du côté contralatéral--le côté qui avait commandé le bras amputé--étaient clairsemés avant la formation, très probablement parce qu'ils n'avaient pas été employés pour cette fonction dans longtemps. Mais pendant que la formation progressait, ces connexions sont devenues plus robustes et denses dans les secteurs utilisés pour atteindre et saisir.

Du côté ipsilateral--le côté qui avait commandé le bras intact du singe--les connexions étaient denses au début des expériences. Mais les chercheurs ont vu quelque chose intéressante pendant que la formation progressait : d'abord les connexions ont été taillées et les réseaux ont aminci, avant la reconstruction dans un nouveau, dense réseau.

« Qui signifie les connexions jetaient pendant que l'animal essayait d'apprendre une nouvelle tâche, parce qu'il y a déjà un réseau commandant un autre comportement, » disait Karthikeyan Balasubramanian, doctorat, un chercheur post-doctoral qui a mené l'étude. « Mais après quelques jours elle a commencé à reconstruire dans un nouveau réseau qui peut commander le membre intact et le neuroprosthetic. »

Maintenant les plans d'équipe pour continuer leur travail en le combinant avec la recherche par d'autres groupes pour équiper les membres neuroprosthetic du retour sensoriel au sujet du contact et de la sensibilité proprioceptive, qui est le sens d'où le membre est placé dans l'espace.

« Qui est comment nous pouvons commencer à créer les membres neuroprosthetic véritablement sensibles, quand les gens peuvent le déplacer et obtenir des sensations naturelles par l'interface de machine de cerveau, » Hatsopoulos a dit.