Un implant cérébral plus performant pour décoder la parole, testé en moins de 15 minutes

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Un implant cérébral plus performant pour décoder la parole, testé en moins de 15 minutes
Un implant cérébral plus performant pour décoder la parole, testé en moins de 15 minutes

Africa-Press – Congo Brazzaville. AVC, maladie de Charcot, syndrome d’enfermement… Les problèmes de santé qui peuvent bloquer la parole sont nombreux. Pour aider ces patients à s’exprimer, la recherche se penche notamment sur des implants cérébraux qui peuvent décoder les instructions envoyées par le cerveau lorsque le patient voudrait parler. Grâce à ces dispositifs, des personnes ayant perdu la capacité de parler peuvent à nouveau s’exprimer, à un débit plus lent que la parole normale : jusqu’à 70 mots par minute, contre 150 pour une personne sans problème d’élocution.

Mais une innovation conçue à l’Université de Duke aux États-Unis pourrait les aider à surpasser ce rythme de parole : un implant dans lequel les électrodes qui lisent le cerveau sont beaucoup plus rapprochées, permettant un débit plus rapide. Ce nouvel implant a été présenté dans la revue Nature Communications le 6 novembre 2023.

Un implant avec une densité d’électrodes presque 10 fois plus grande que les implants actuels

Les implants utilisés précédemment pour décoder la parole comptaient entre 64 et 128 électrodes, espacées de 4 à 10 millimètres. Ces différences de densité des électrodes ont des conséquences dans la capacité de l’implant à “lire” le cerveau : ceux avec un espacement de 4 mm sont jusqu’à cinq fois plus performants que ceux à 10 mm.

Dans cette logique, les chercheurs à l’Université de Duke ont rapproché encore plus leurs électrodes, atteignant un espacement de 1,33 mm, donc trois fois moins que les implants les plus performants utilisés actuellement (4 mm), et une densité neuf fois plus grande.

Implantation, test et extraction de l’implant, le tout en seulement 15 minutes !

Cet implant a été testé sur trois personnes, une quatrième ayant reçu un implant avec un plus grand espacement entre les électrodes (1,72 mm). Dans les tests précédents, la personne pouvait garder l’implant pendant plusieurs mois afin d’apprendre à utiliser le système et l’entrainer. Mais cette fois-ci, chaque patient n’a gardé le dispositif que pendant 15 minutes !

Ces patients ne souffraient pas de problèmes d’élocution et devaient avoir une chirurgie du cerveau pour une autre cause : trois d’entre eux allaient recevoir un implant de stimulation cérébrale profonde pour le traitement de troubles de la mobilité, et le quatrième devait se faire retirer une tumeur du cerveau. Les chirurgiens ont autorisé les chercheurs à tester leurs implants (avec l’accord des patients) durant la chirurgie, mais ils avaient seulement un quart d’heure pour le faire.

“C’était comme une équipe d’arrêt au stand (ou pitstop) dans une course automobile, compare le neurologue Gregory Cogan dans un communiqué. Nous ne voulions pas ajouter du temps à la chirurgie, donc nous devions tout faire en 15 minutes. Au moment où le chirurgien nous a donné le feu vert, nous nous sommes dépêchés d’installer l’implant pour que le patient puisse le tester.”

L’implant “lit” l’ordre d’activation des muscles impliqués dans la parole

Les patients étaient éveillés au moment de l’installation de l’implant, et ils devaient ensuite écouter des mots inventés (tels que “kug” ou “vip”) et les répéter à voix haute. Le but d’utiliser des mots inventés était de ne pas activer d’autres processus liés au langage dans le cerveau, pour pouvoir analyser uniquement les ordres du cortex moteur lorsque le cerveau active la centaine de muscles impliqués dans la parole (entre les lèvres, la langue, la mandibule – maxillaire inférieur – et le larynx). Ces signaux du cerveau étaient détectables par l’implant jusqu’à une seconde avant que le son soit réalisé par le patient.

Des performances qui surpassent les implants actuels

À cause de la vitesse de l’intervention, l’algorithme qui devait décoder les sons que le cerveau voulait prononcer n’avait pas le temps d’être entrainé, contrairement aux études précédentes. Cependant, il réussissait à reconnaître avec succès certains de ces sons. Par exemple, le son “g” au début du mot “gak” était reconnu correctement 84 % des fois. Mais ce succès dépendait en grande partie de la position du son dans le mot : ceux au début du mot étaient décodés correctement 50 % du temps (le pourcentage pour une reconnaissance réalisée correctement par hasard était estimé à 11%), contre 19 % pour la troisième position (tous les mots comptaient uniquement trois sons).

Des pourcentages qui ne paraissent pas impressionnants au premier coup d’œil, mais qui cachent une potentielle révolution. Car, comme comparaison, les chercheurs ont analysé les mêmes mots en utilisant des implants classiques à 4 mm d’espacement sur d’autres patients. Et en moyenne, leur implant était 36 % plus efficace pour décoder ces sons que ces implants à moindre densité d’électrodes. Il est donc probable que des patients qui portent ces implants plus longtemps (le temps de les entrainer, qui normalement se compte en mois) arriveront à un débit de parole plus important que celui de 70 mots par minute présenté en septembre 2023 par des chercheurs des universités de Stanford et de Californie.

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