Interface cerveau-moelle vertébrale ? « Interface cerveau-ordinateur » ? Un mot de différence permet aux paraplégiques de marcher à nouveau

Début 2025, sous la lampe sans ombre de l'hôpital Zhongshan affilié à l'université Fudan de Shanghai, une opération miraculeuse de « pontage neural » a réécrit l'histoire de la médecine. Deux puces d'électrodes de la taille d'un grain de riz ont été implantées dans le corps d'un patient de 34 ans nommé Xiaolin. Ses jambes, paralysées depuis deux ans, ont « compris » les commandes du cerveau, lui permettant de « renaître » d'entre les morts, même s'il avait été initialement jugé incapable de se tenir debout.

Au cours des trois mois qui ont suivi, l'équipe de recherche de l'Université Fudan a réalisé trois opérations de vérification de concepts cliniques en utilisant la technologie d'interface cerveau-moelle vertébrale, toutes avec des résultats significatifs. Les médias grand public tels que CCTV Video et le Quotidien du Peuple ont rapporté cette avancée majeure.

Comme une pierre tombée dans un lac calme, les résultats ont créé un énorme émoi dans la communauté médicale mondiale.

Alors, qu’est-ce que la technologie d’interface cerveau-moelle vertébrale ? En quoi est-ce différent d’une interface cerveau-ordinateur ? Cette technologie est-elle une technologie noire ou une révolution médicale ?

12 jours après l'opération, Xiao Lin suit un entraînement de rééducation sous la direction de l'équipe conjointe (Photo du site officiel de l'Université Fudan)

De « l'impossible » au « possible », le dilemme et la percée du traitement de la paralysie

Dans la communauté médicale, la paralysie causée par une lésion de la moelle épinière a longtemps été considérée comme une « maladie incurable ». Lorsque la moelle épinière est interrompue en raison d’un traumatisme ou d’une maladie, les commandes de mouvement du cerveau ne peuvent pas être transmises aux membres et le patient perd progressivement le contrôle de ses muscles et peut même être coincé dans un fauteuil roulant pour toujours.

Selon les statistiques, il y a 3,74 millions de patients atteints de lésions de la moelle épinière en Chine, et environ 90 000 nouveaux patients atteints de lésions de la moelle épinière s'ajoutent chaque année. Beaucoup d’entre eux étaient jeunes et dans la fleur de l’âge, et un accident a complètement changé la trajectoire de leur vie.

Pour faire simple, la technologie d’interface cerveau-moelle épinière implique que les médecins implantent de très petites électrodes dans le cerveau et la moelle épinière. Ces électrodes peuvent capter les signaux du cerveau qui indiquent le désir de bouger. Ensuite, grâce à un algorithme intelligent, le signal est traduit dans un « langage » que la moelle épinière peut comprendre, puis transmis à la moelle épinière par stimulation électrique. C'est comme utiliser une clé pour ouvrir la « serrure » qui contrôle le mouvement des membres inférieurs, permettant aux commandes du cerveau de contourner les nerfs endommagés et de dire directement aux membres inférieurs de « bouger », permettant aux patients paralysés de retrouver la capacité de marcher.

La clé de cette technologie réside dans la précision et les performances en temps réel. Les signaux du cerveau sont comme un océan complexe d’ondes électriques, et la technologie d’interface cerveau-moelle vertébrale doit capturer avec précision les formes d’ondes spécifiques qui représentent les intentions de mouvement dans cet océan. Cela nécessite non seulement un équipement d’électrodes de haute précision, mais repose également sur de puissants algorithmes d’intelligence artificielle.

La technologie d'interface cerveau-moelle épinière « trois en un », mise au point par une équipe de recherche de l'Université Fudan, est unique en ce qu'elle intègre trois technologies : le décodage du signal cérébral, l'optimisation de la stimulation électrique et la reconstruction des voies neuronales, pour former un système de traitement efficace et précis. Le cœur réside dans « stable, précis et rapide » - le modèle d'algorithme d'IA léger développé par l'équipe, comme un « super traducteur », peut rapidement convertir les commandes motrices du cerveau (comme lever les jambes et faire des pas) en signaux de stimulation électrique et les transmettre à la moelle épinière, garantissant que les membres du patient répondent rapidement et avec précision, évitant les chutes causées par des retards. Dans le même temps, l'équipe a utilisé une plate-forme informatique de simulation pour simuler le mouvement humain, filtrer à l'avance les paramètres de stimulation électrique efficaces, ignorer les paramètres invalides et permettre aux patients de lever leurs jambes le jour de l'opération, réduisant ainsi considérablement le temps de récupération.

Interface cerveau-moelle vertébrale ? Interface cerveau-ordinateur ? Ne soyez pas stupide et ne faites pas la différence

« L’interface cerveau-moelle vertébrale et l’interface cerveau-ordinateur sont-elles la même chose ? » Beaucoup de gens se poseront cette question après la publication de la nouvelle sur l’interface cerveau-moelle vertébrale. En fait, même s’il n’y a qu’une seule « différence de mot », il existe une différence essentielle entre les deux.

Bien que l’interface cerveau-ordinateur (BCI) et l’interface cerveau-moelle épinière (BSI) soient toutes deux centrées sur les signaux cérébraux, leurs objectifs et leurs chemins sont très différents. L’interface cerveau-ordinateur s’apparente davantage à un « plug-in » pour le cerveau. Il se concentre sur l'interaction entre « cerveau → appareil externe », permettant aux patients de contrôler des bras robotisés, de taper et même de jouer à des jeux vidéo par la pensée. Bien que cette technologie contourne intelligemment les limites du corps, elle ne peut pas restaurer directement la fonction motrice du patient.

En revanche, l'interface cerveau-moelle épinière s'engage à reconstruire la boucle fermée « cerveau → moelle épinière → corps ». Il ne s’appuie pas sur un équipement externe, mais active directement les muscles du corps par le biais de signaux nerveux. L’objectif est de permettre aux patients de reprendre le contrôle de leurs jambes et d’atteindre véritablement un « mouvement autonome du corps ».

D'un point de vue logique technique, l'interface cerveau-ordinateur doit convertir les signaux cérébraux en instructions mécaniques, comme convertir « je veux lever la main » en « lever le bras robotique », ce qui repose sur des algorithmes complexes et du matériel externe, comme si elle avait ouvert un canal de « détour » entre le cerveau et le corps. L’interface cerveau-moelle vertébrale est plus proche de la « réparation des autoroutes neuronales brisées ». Il implante des électrodes et construit une « station relais de signaux » au-dessus (cerveau) et en dessous (moelle épinière) de la zone endommagée de la moelle épinière, permettant aux commandes cérébrales d'atteindre directement les nerfs des membres inférieurs, permettant une marche naturelle, tout comme la reconstruction d'un pont à travers la voie neuronale endommagée.

En termes d'invasivité et de population applicable, les interfaces cerveau-ordinateur peuvent être à la fois non invasives (dispositifs montés sur la tête) et invasives (électrodes implantées), et leurs fonctions tendent à être le « remplacement » ou l'« amélioration ». L'interface cerveau-spinale doit être implantée par chirurgie, mais son avantage est qu'elle restaure les fonctions d'origine et qu'elle est plus adaptée aux patients souffrant de lésions incomplètes de la moelle épinière et d'atrophie non musculaire.

Pour résumer en une phrase, l’interface cerveau-ordinateur est un « dialogue entre humains et machines » qui repousse les limites des capacités ; L'interface cerveau-moelle vertébrale est un « dialogue entre les humains et leur propre corps » qui répare les instincts de vie.

Les deux seront-ils combinés à l’avenir ? Tout à fait possible ! Par exemple, utiliser le BCI pour contrôler un exosquelette pour aider à la marche, tout en utilisant le BSI pour activer ses propres muscles afin de réaliser une double rééducation.

Premier suivi de Xiaolin après l'opération (Photo du site officiel de l'Université Fudan)

De la « station de transfert de signal » à « l’abandon du radeau et à l’atterrissage », l’avenir de l’interface cerveau-moelle épinière est prometteur

Au cours d'une intervention chirurgicale mini-invasive d'environ 4 heures, au cours de laquelle deux puces d'électrodes d'un diamètre d'environ 1 mm seulement ont été implantées avec précision dans la zone motrice du cerveau de Kobayashi et dans la moelle épinière par péridurale, un miracle de la vie s'est produit tranquillement.

Le premier jour après l’opération, les muscles de la jambe droite, qui étaient restés inactifs pendant de nombreuses années, ont commencé à trembler légèrement ; le troisième jour, les commandes du cerveau ont entraîné pour la première fois le mouvement synchrone des deux membres inférieurs ; au dixième jour, le patient était capable de contrôler indépendamment la foulée et la marche des deux membres inférieurs ; Au 49e jour, Xiaolin a pu marcher de manière autonome à l'aide d'un déambulateur suspendu. Derrière cette série d'avancées apparemment incroyables se cache la persévérance des scientifiques chinois depuis plus d'une décennie, qui a ouvert une nouvelle voie pour le traitement des lésions de la moelle épinière.

Ce qui est encore plus excitant, c'est que l'équipe de l'Université Fudan a également observé l'effet de l'interface cerveau-moelle vertébrale sur le remodelage neuronal chez les sujets - Xiaolin a montré des effets de remodelage neuronal moins de deux semaines après l'opération.

« Si l'interface cerveau-moelle épinière est implantée, associée à trois à cinq ans de rééducation, les nerfs du patient devraient être reconnectés et remodelés, et nous pourrions éventuellement être en mesure de nous débarrasser de l'appareil au lieu de compter dessus toute notre vie. » Les membres de la recherche estiment que « l’abandon du radeau et l’atterrissage sur le rivage constituent la meilleure technologie d’interface cerveau-moelle vertébrale ».

Observez davantage pour comprendre le mécanisme derrière son remodelage. La route à parcourir pour les interfaces cerveau-moelle vertébrale est peut-être longue, mais l’avenir est prometteur.