Une équipe de Stanford a réussi à faire s’exprimer une femme paralysée via une avancée technologique prometteuse.
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S’exprimer lorsqu’on est paralysé
Pour différentes raisons, chaque jour en France et dans le monde de nouvelles personnes perdent l’usage de la parole. Qu’il s’agisse des conséquences d’un accident, d’un pathologie dégénérative, ou simplement de la vieillesse, le canal oral peut faire défaut.
Un problème grave qui peut être en partie compensé par des alternatives (écriture, langage des signes…) lorsque la personne touchée est en capacité de se servir de ses mains.
Mais lorsqu’une personne est frappée de paralysie partielle ou totale, par exemple, alors que ses fonctions cérébrales sont toujours en capacité de communiquer, ses capacités physiques l’en empêchent totalement. Et les options alternatives se raréfient, en conséquence.
C’est à ce problème que plusieurs travaux de recherche scientifique s’attellent à travers le monde depuis que la technologie permet d’entrevoir des options jusque là considérées comme impossibles. P
armi ces options, une forme de ‘Télépathie’, qui permettrait à une personne paralysée de s’exprimer aussi vite qu’une personne ordinaire, via l’usage de capteurs capables de lire et de comprendre des signaux cérébraux. Soit une technologie capable de lire dans les pensées d’un humain.
C’est dans ce sens que travaille Frank Willett, un neuroscientifique de l’université de Stanford, aux Etats-Unis, avec une équipe de chercheurs.
En 2021, cette équipe avait publié dans la revue de référence Nature une étude sur une méthode permettant à un patient paralysé des quatre membres d’écrire tout de même, via l’utilisation d’une puce munie d’électrodes. Celle-ci percevait les signaux de la zone motrice de son cerveau pendant qu’il s’imaginait écrire, décodait ces signaux, et les transmettait à un logiciel qui les convertissait en lettres manuscrites.
Dans cette expérience, l’homme avait alors pu s’exprimer à l’écrit, arrivant à produire 90 caractères par minute, avec une précision de 99%. Un score sensiblement équivalent aux 115 mots par minute qu’une personne « valide » peut écrire sur son smartphone – quand elle sait quoi écrire.
Communiquer par la pensée ?
Mais cette méthode présentait tout de même plusieurs limites, parmi lesquelles le fait de passer par des lettres pour former des mots, un fonctionnement contraignant et chronophage. C
‘est donc vers la communication orale et l’usage de mots directs que se tournent les chercheurs :
« La parole normale est d’environ 160 mots par minute, ce qui est beaucoup plus rapide que l’écriture manuscrite. En cas de succès, l’expression orale peut permettre à quelqu’un de participer à une conversation à un rythme normal. »
Deux ans plus tard, fin janvier 2022, la même équipe (toujours composée de Francis Willett, Donald Avansino, Leigh Hochberg, Jaimie Henderson et Krishna Shenoy) propose une nouvelle méthode technologique beaucoup plus prometteuse.
L’équipe utilise une « neuroprothèse », positionnée contre le cerveau de la patiente, et qui – là encore- transmet des signaux qui sont ensuite décodés par un logiciel. Mais cette technologie utilise des réseaux de microélectrodes pour suivre l’activité de neurones individuels, et non pas de groupes de neurones.
Concrètement, cette patiente a reçu quatre implants dans les centres de « commande motrice du langage », et chacun d’eux est une petite matrice de 8×8 microélectrodes, qui peut suivre une soixantaine de neurones.
Un maillage dense qui permet d’étudier les signaux cérébraux à plus haute résolution. Ainsi, chaque mouvement qu’elle souhaitait faire au niveau de la langue, de la mâchoire et des lèvres était classifié en considérant l’activation des neurones en question.
Une manière de faire permettant de décoder les phonèmes que la patiente tentait de prononcer, mais aussi de les prédire.
Une technologie aux résultats prometteurs
Résultat : Cette interface cerveau-machine a réussi à « lire les pensées » de la femme à la vitesse de 62 mots par minute, une vitesse 3,4 fois plus rapide que le précédent record. Une vitesse qui s’approche de la vitesse de la conversation naturelle, qui est de 160 mots par minute en moyenne.
L’équipe indique avoir réussi à lire dans le cerveau de la patiente des mots issus d’une base de 125 000 mots.
Par comparaison, une étude similaire précédente de 2021 ne proposait un décodage que sur une base de 50 mots, un volume largement insuffisant pour une vraie communication. Et le sujet n’avait atteint que 15 mots par minute.
Le taux d’erreur de l’équipe de Stanford reste en revanche le même que dans cette précédente tentative, à 24%, même s’il est divisé quasiment par trois lorsque le corpus de mots se limitait à cette base restreinte de 50 mots. Mais pour Francis Willett, le principal à retenir « C’est la première démonstration réussie de décodage d’un aussi large vocabulaire. »
Une expérience qui vient aussi confirmer que même après des années de paralysie, le sujet a conservé la possibilité d’activer les circuits neuronaux en rapport avec la parole, et que cette première tentative pourrait donc être globalisée chez un grand nombre de personnes paralysées.
Même si ce n’est pas toujours le cas, et que parfois des troubles cognitifs s’ajoutent aux problèmes moteurs, sans qu’il soit possible de les identifier et les comprendre… notamment parce que le sujet ne peut pas communiquer.
Reste maintenant à faire diminuer le taux d’erreur de cette technologie, potentiellement en travaillant sur des bases intermédiaires de mots (500, 1000, 2000…). Mais le travail et l’expérience du sujet avec cette technologie sont aussi des vecteurs de progression qui ne peuvent pas être standardisables par la science.
Toutefois, cette base prometteuse permet d’entrevoir une technologie qui redonnerait la parole à des personnes handicapées, au rythme d’une conversation classique : une magnifique espoir !
Vous pouvez retrouver la publication scientifique complète au lien suivant : https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.01.21.524489v1
