Interface cerveau-machine pour compenser les déficits moteurs chez des patients ayant des troubles moteurs, avec des implantations chroniques d'électrodes corticales. Etude expérimentale sur animaux. Une interface cerveau-machine (ICM) est définie comme un système de communication qui permet à l'activité cérébrale seule de contrôler des effecteurs externes. L'objectif immédiat des ICM est de fournir des capacités de communication aux personnes gravement handicapées qui sont totalement paralysées par des troubles neuromusculaires, tels que la sclérose latérale amyotrophique, l'accident vasculaire cérébral ou une lésion de la moelle épinière. Des résultats prometteurs (des patients pilotent un joystick grâce à la modulation de leur activité corticale) permettre d'accroître l'espoir dans de futures applications d'ICM avec une matrice de microélectrodes implantées chroniquement à la surface du cortex. Des expériences récentes ont démontré la capacité d'un tétraplégique à contrôler un bras robotisé. Ce travail de thèse contribue aux études précliniques, réalisées en parallèle du développement technique afin de fournir la validation du protocole expérimental chez l'homme par étapes successives. Il permet de développer un dispositif d'enregistrement ElectroCorticoGramme (ECoG) chez des rats, pour l'implanter chez ces animaux et enregistrer leur activité ECoG lors d'expériences comportementales pour contrôler un effecteur externe. Deux types d'études en ligne ont été effectués: le contrôle du distributeur directement par l'activité corticale ou par la combinaison de la tâche motrice (appuyer sur la pédale) et la détection de la signature. Dans les études de contrôle direct par la détection, la Performance Générale (PG) de notre ICM a été de 21,01% ± 4,33 (10 animaux 69 expériences), mais le nombre d'appuis par minute est tombé à 0,57±0,47 rendant plus difficile l'interprétation de ces résultats. C'est pourquoi les expériences, plus complexes, nécessitant l'activation du levier et la détection de signature ont été réalisés. La PG, dans ce cas, est de 37,76% ± 9,64 avec un nombre d'appuis qui a augmenté à 3,24 ± 0,7. La comparaison avec une détection aléatoire nous a permis d'être sûr que ces résultats ne sont pas aléatoires (environ 25-30 fois plus que l'analyse aléatoire). L'une des caractéristiques la plus intéressante de ces expériences est que la zone qui semble en évidence concernée par l'exécution de la tâche motrice est la région du cervelet et non la zone motrice et sensori-motrice, zones qui étaient attendues, comme pour les humains. Un aspect de notre étude sur la neuroplasticité a été de démontrer que la signature, une fois identifiée sur le cervelet, peut être détectée en temps réel dans d'autres régions du cerveau. Nos résultats ont montré une PG de 15,16% ± 3,75 dans 97 expériences faites sur 8 rats. Ces résultats ont montré que l'activité cérébrale en corrélation avec la tâche comportementale, identifiée en premier lieu dans le cervelet, peut être détectée dans une zone différente du cerveau. La caractéristique principale de ce travail de thèse est la démonstration que l'activité neuronale enregistrée en continu au niveau d'une électrode corticale unique peut être efficacement utilisée pour piloter un effecteur avec un degré de liberté, au cours d'expériences longue durant jusqu'à une heure, avec un animal libre de ses mouvements capable de prendre des décisions de manière aléatoire sans indication. Ce travail est une étape déterminante, un premier pas, vers un programme plus vaste visant à fournir un certain niveau de mobilité pour des jeunes patients tétraplégiques.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00870755 |
| Date | 12 December 2012 |
| Creators | Costecalde, Thomas |
| Publisher | Université de Grenoble |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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