Prototype de prothèse prothétique offrant des propriétés proprioceptives appropriées

Les chercheurs ont créé une main prothétique qui offre à ses utilisateurs la possibilité de sentir où elle se trouve et comment les doigts sont positionnés – un sens connu sous le nom de proprioception. Le titre peut être une plaisanterie, mais l’avance est réelle et peut aider les amputés à utiliser leurs prothèses de façon plus efficace et naturelle.

Le rejet des prothèses est un véritable problème pour les amputés, et beaucoup choisissent de vivre simplement sans ces dispositifs, électroniques ou mécaniques, car ils peuvent compliquer autant qu’ils simplifient. En partie à cause du simple fait que, contrairement à leurs membres naturels, les membres artificiels n’ont aucune sensation réelle – ou s’il y en a une, elle est loin d’atteindre le niveau qu’on avait auparavant.

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La détection du toucher et de la température est importante, bien sûr, mais ce qui est encore plus important pour une utilisation ordinaire, c’est simplement de savoir où se trouve votre membre et ce qu’il fait. Si vous fermez les yeux, vous pouvez savoir où se trouve chaque chiffre, combien vous en tenez, s’il s’agit d’un petit ou d’un grand objet, etc. C’est actuellement impossible avec une prothèse, même si elle a été intégrée au système nerveux pour fournir une rétroaction – ce qui signifie que les utilisateurs doivent surveiller ce qu’ils font en tout temps. C’est-à-dire, si le bras ne te surveille pas.

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Cette prothèse, construite par des neurologues et ingénieurs suisses, italiens et allemands, est décrite dans un récent numéro de Science Robotics. Il prend le concept existant de l’envoi d’informations tactiles au cerveau par l’intermédiaire d’électrodes placées dans les nerfs du bras et l’adapte pour fournir une rétroaction proprioceptive en temps réel.

“Notre étude montre que la substitution sensorielle basée sur la stimulation intraneurale peut fournir simultanément et en temps réel un retour de position et un retour tactile. Le cerveau n’a aucun problème à combiner ces informations, et les patients peuvent traiter les deux types en temps réel avec d’excellents résultats”, explique Silvestro Micera, de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, dans un communiqué de presse.

Il a fallu une décennie de travail pour concevoir et démontrer cette possibilité, qui pourrait être d’un énorme avantage. Une compréhension naturelle et intuitive de la position de votre main, de votre bras ou de votre jambe rendrait probablement les prothèses beaucoup plus utiles et confortables pour leurs utilisateurs.

Essentiellement, la main robotique transmet sa télémétrie au cerveau par les voies nerveuses qui devraient normalement apporter le toucher à cette zone. Malheureusement, il est plutôt difficile de recréer les voies proprioceptives, alors l’équipe a plutôt utilisé ce qu’on appelle la substitution sensorielle. Ceci utilise d’autres voies, comme le toucher ordinaire, comme des façons de présenter différentes modalités sensorielles.

(Diagramme modifié de l’original pour mieux s’adapter, et pour supprimer certaines images plutôt sanglantes.)

Un exemple simple serait une machine qui a touché votre bras à un endroit différent selon l’endroit où se trouve votre main. Dans le cas de cette recherche, il est beaucoup plus fin, mais il présente toujours essentiellement les données de position comme des données tactiles. Ça a l’air bizarre, mais notre cerveau s’adapte très bien à ce genre de choses.

En guise de preuve, on a pu constater qu’après une certaine formation, deux personnes amputées utilisant le système ont été capables de faire la différence entre quatre objets de formes différentes saisis, les yeux fermés, avec une précision de 75 pour cent. La chance serait de 25 pour cent, bien sûr, ce qui signifie que la sensation de tenir des objets de tailles différentes est apparue haut et fort – assez claire pour un prototype, de toute façon. Étonnamment, l’équipe a été en mesure d’ajouter une rétroaction tactile réelle aux sentiers existants et les utilisateurs n’ont pas été trop confus. Il y a donc maintenant un précédent pour la rétroaction sensorielle multimodale d’un membre artificiel.

L’étude comporte des limites bien définies, comme le nombre et le type de doigts à partir desquels elle a été en mesure de relayer l’information, ainsi que la granularité et le type de ces données. Et le processus “d’installation” est encore très invasif. Mais c’est quand même un travail de pionnier : ce type de recherche est très itératif et global, progressant par petits pas jusqu’à ce que, tout d’un coup, la prothèse en tant que science ait fait d’énormes progrès. Et les personnes qui utilisent des prothèses vont aussi faire des progrès.