Interface cerveau-machine, Somatotopie, Rétroaction artificielle, Intégration sensorimotrice, Comportement, Optogénétique, Électrophysiologie

Le développement des interfaces cerveau-machine (ICM) apporte une nouvelle perspective aux patients en perte d'autonomie motrice. En combinant des enregistrements en ligne de l'activité cérébrale avec un algorithme de décodage, les patients peuvent apprendre à contrôler un bras robotique afin d'effectuer des actions simples. Cependant, contrairement à la grande quantité d'informations somatosensorielles fournie par les membres physiologiques vers le cerveau, les ICM actuelles sont dépourvues de capteurs de toucher et de force. Les patients doivent donc se fier uniquement à la vision et à l'audition, qui sont inadaptées au contrôle d'une prothèse. Cela contraste avec le fait que dans le cas d'un membre sain, les entrées somatosensorielles seules peuvent guider efficacement la manipulation d'un objet fragile, ou assurer une trajectoire précise. Une caractéristique intéressante des entrées somatosensorielles est leur organisation topologique à la surface corticale. Cette carte corticale semble jouer un rôle déterminant dans la perception sensorielle. Par conséquent, l'intégration d'une rétroaction somatosensorielle artificielle alignée sur cette carte corticale pourrait aider grandement l'intégration avoir un impact déterminant dans le transporter un grand nombre d'informations. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons développé un ICM chez la souris qui inclut une riche rétroaction corticale artificielle de type somatosensoriel. Notre installation comprend des enregistrements en ligne de l'activité de plusieurs neurones dans le cortex moteur primaire du whisker (wM1), et fournit une rétroaction simultanée via une photostimulation du cortex somatosensoriel primaire du whisker (wS1), à faible latence, haute fréquence et structure spatiale, basée sur une cartographie obtenue par imagerie intrinsèque. Nous démontrons le fonctionnement de la boucle et montrons que les souris peuvent détecter l'activité des neurons dans wS1 déclenchée par les photostimulations. Surtout, nous montrons qu'en utilisant l'ICM en boucle fermée, les souris peuvent avoir une meilleure performance dans une tâche comportementale lorsque la structure du feedback artificiel est respecté somatotopie connue de wS1.