Autonomous optimization of neuroprosthetic stimulation parameters that drive the motor cortex and spinal cord outputs in rats and monkeys

En collaboration avec d’autres chercheur.e.s, notre chercheuse Marina Martinez a publié un article important dans Cell Reports Medicine. Leurs travaux ont également été diffusés dans l’émission « Connectés sur l’avenir » que vous pouvez visionner : ICI.

Résumé

Neural stimulation can alleviate paralysis and sensory deficits. Novel high-density neural interfaces can enable refined and multipronged neurostimulation interventions. To achieve this, it is essential to develop algorithmic frameworks capable of handling optimization in large parameter spaces. Here, we leveraged an algorithmic class, Gaussian-process (GP)-based Bayesian optimization (BO), to solve this problem. We show that GP-BO efficiently explores the neurostimulation space, outperforming other search strategies after testing only a fraction of the possible combinations. Through a series of real-time multi-dimensional neuro-stimulation experiments, we demonstrate optimization across diverse biological targets (brain, spinal cord), animal models (rats, non-human primates), in healthy subjects, and in neuroprosthetic intervention after injury, for both immediate and continual learning over multiple sessions. GP-BO can embed and improve ‘‘prior’’ expert/clinical knowledge to dramatically enhance its performance. These results advocate for broader establishment of learning agents as structural elements of neuroprosthetic design, enabling personnalization and maximization of therapeutic effectiveness.

Autonomous optimization of neuroprosthetic stimulation parameters that drive the motor cortex and spinal cord outputs in rats and monkeys, Cell Reports Medicine

Auteurs : Marco Bonizzato, Marina Martinez, Numa Dancause, …, Guillaume Lajoie, Rose Guay Hottin, Sandrine L. Côté

Lire la publication scientifique. (Cell Reports Medicine)

Des neuroprothèses intelligentes pour retrouver la motricité

« Les scientifiques étudient depuis longtemps la neurostimulation pour traiter les paralysies et les déficits sensoriels causés par les accidents vasculaires et les blessures à la moelle épinière, qui touchent quelque 380 000 personnes au pays.

Mais voilà qu’une nouvelle étude parue en libre accès dans la prestigieuse revue américaine Cell Reports Medicine démontre la possibilité d’optimiser de façon autonome les paramètres de stimulation de prothèses implantées dans le cerveau chez l’animal, c’est-à-dire sans intervention humaine. »

Lire l’article. (Université de Montréal)