Interfacing a bidirectional prosthesis in the mouse

Interfaçage d’une prothèse bidirectionnelle chez la souris Les interfaces cerveau-machines (ICM) invasives offrent à des patients avec des déficits moteurs lourds unespoir de regagner un degré d'autonomie en contrôlant un bras robotique via l'activité neuronaleenregistrée dans leur cortex moteur. Encore dans une phase très expérimentale chez l'homme, la recherchesur les ICM est conduite principalement chez le primate. Étendre cette recherche au modèle murin quipossède de nombreux outils génétiques tel que l’optogénétique, permettrait de la rendre plus rapide etpermissive sur les questions qui entourent le développement des ICM.Pour cela, nous avons développé une prothèse biomimétique du membre supérieur de souris. Ce brasrobotique miniature peut réaliser des mouvements fins en 3 dimensions grâce à ses 4 degrés de liberté.Cela est rendu possible par l’asservissement du contrôle avec un système de suivi optique permettant uneestimation en temps réel de la posture de la prothèse.Pour prouver la faisabilité d’employer le modèle souris, nous avons mis en place une tâche de collected’eau : la souris, restreinte en eau, devait contrôler la prothèse dans un espace en 2 dimensions pouratteindre un réservoir d’eau, puis la ramener vers elle pour lécher l’eau transportée par capillarité entre lesdoigts de la prothèse. Les souris ont été capables d’améliorer leur capacité à collecter de l’eau en modulantet coordonnant l’activité de 2 neurones, chacun attribué à une dimension de contrôle. La fréquence dedécharge du neurone contrôlait la vitesse de la prothèse le long de sa dimension attribuée. Des résultatsencourageants ont également été obtenus avec un espace de contrôle en 3 dimensions.La version actuelle de la prothèse développée au cours de cette thèse a été reproduite pour plusieursprojets dans le laboratoire et au-delà. Elle va nous permettre, en parallèle de la poursuite de sondéveloppement, d’explorer plusieurs thématiques entourant les ICM : le contrôle moteur à travers l’activitécorticale à méso-échelle, la mise en place de retours sensoriels artificiels, et l’appropriation des prothèses.