Œil bionique dopé à l’IA : des résultats inédits chez un patient aveugle

Des chercheurs ont démontré que l'intelligence artificielle peut rendre les futures prothèses corticales visuelles, des dispositifs parfois appelés "yeux bioniques", plus précises et adaptatives, selon une étude de preuve de concept publiée le 7 août dans la revue Neuron.eurekalert+1

Une stimulation conçue par l'IA supérieure aux méthodes conventionnelles

Une équipe de l'UC Santa Barbara, de l'ETH Zurich et de l'université Miguel Hernández a entraîné un réseau de neurones profonds à prédire la réaction du cerveau d'un participant aveugle à différents schémas de stimulation électrique, transmis par un réseau de 96 électrodes implanté dans son cortex visuel. Le modèle a ensuite fonctionné en sens inverse, identifiant les réglages de stimulation les plus susceptibles de produire le schéma d'activité neuronale désiré.bioengineer+1

Lors des tests effectués sur le participant, un homme de 27 ans ayant perdu la vue après un traumatisme crânien, les schémas conçus par l'IA ont reproduit l'activité cérébrale ciblée avec une plus grande précision tout en nécessitant moins de courant électrique que les approches classiques. Les chercheurs ont également constaté que l'activité neuronale enregistrée renseignait davantage sur la perception du participant que les seuls réglages de stimulation, soulignant ainsi que ce que le cerveau fait d'un signal importe tout autant que le signal lui-même.eurekalert+1

"Les ingénieurs ont naturellement tendance à traiter les phosphènes comme des pixels : stimulez davantage d'électrodes, et vous devriez obtenir une image plus complète", a expliqué Michael Beyeler, professeur associé d'informatique à l'UC Santa Barbara et coauteur principal de l'étude. "Mais le cerveau ne fonctionne pas ainsi."eurekalert

Des recettes fixes aux dispositifs adaptatifs

L'implant, posé à l'hôpital IMED Elche en Espagne dans le cadre d'un essai de faisabilité plus large, pouvait à la fois délivrer un courant électrique et enregistrer la réponse du cerveau, une capacité qui a permis au modèle d'apprentissage profond de s'entraîner sur des données neuronales réelles au lieu de se fonder uniquement sur des règles de stimulation prédéterminées. Le modèle a également intégré des mesures de l'activité cérébrale au repos avant chaque stimulation, ce qui lui a permis de s'adapter aux fluctuations d'excitabilité neuronale d'un instant à l'autre.bioengineer+1

Les perceptions du participant sont restées limitées aux phosphènes, à savoir des points, des flashs ou des formes lumineuses, plutôt qu'à des images détaillées. Mais ce système laisse entrevoir un avenir où les prothèses apprendront continuellement la façon dont chaque cerveau réagit et modifieront la stimulation en temps réel.news.ucsb+1

Vers des prothèses personnalisées

L'étude s'appuie sur des travaux computationnels soutenus en 2022 par le prix New Innovator du directeur des National Institutes of Health attribué à Michael Beyeler. Le projet a été dirigé par les co-premiers auteurs Pehuén Moure de l'ETH Zurich, Jacob Granley de l'UC Santa Barbara et Fabrizio Grani de l'université Miguel Hernández.eurekalert

Les prothèses corticales contournent totalement les yeux et les nerfs optiques, ce qui pourrait bénéficier aux personnes devenues aveugles à la suite d'un AVC, d'une maladie neurodégénérative ou d'un traumatisme cérébral. "Une prothèse visuelle efficace ne peut pas reposer sur une recette fixe", a déclaré Michael Beyeler. "Elle doit apprendre comment le cerveau d'une personne réagit et adapter la stimulation en conséquence. En fin de compte, c'est le dispositif qui doit s'adapter à l'individu, et non l'inverse."eurekalert