Alors que l’acte de ramasser un objet est quelque chose que la plupart d’entre nous prennent pour acquis, pour les utilisateurs de prothèses, cela peut être un exercice de frustration. Pour toutes leurs promesses, les bras bioniques contrôlés par le cerveau, à la fois envahissants et non invasifs, ne sont toujours pas prêts à quitter le domaine du laboratoire. Un nouveau bras prothétique robotisé qui détecte les signaux des cellules nerveuses rachidiennes pourrait-il rapprocher les chercheurs vers un membre artificiel semblable à la réalité ?
Le problème avec les bras robotiques contrôlés par les muscles est qu’ils s’appuient sur des secousses des membres amputés, dont les fibres sont souvent endommagées.
«Quand un bras est amputé, les fibres nerveuses et les muscles sont également coupés, ce qui signifie qu’il est très difficile d’obtenir des signaux significatifs de leur part pour gérer une prothèse», explique Dario Farina, professeur en bioingénierie à l’Imperial College de Londres.
Cela limite le nombre de tâches que le membre artificiel peut effectuer et explique pourquoi jusqu’à 50 % des utilisateurs finissent par les jeter par frustration. Mais si la prothèse utilisait plutôt le système nerveux à la place, ces signaux envoyés par les motoneurones, qui contrôlent le mouvement musculaire, afin qu’ils puissent être déchiffrés plus clairement? Cela pourrait-il conduire au développement de bras robotiques plus intuitifs ? C’est ce que Dario Farina et son équipe voulaient savoir.
Pour tester leur hypothèse, ils ont développé un capteur qui utilise les signaux électriques envoyés par les neurones moteurs de la colonne vertébrale comme commandes et enrôlé six amputés pour le tester. Afin d’amplifier les signaux et faciliter la tâche du détecteur pour les détecter, les sujets avaient les nerfs associés aux mouvements de la main et du bras chirurgicalement re-routé à des muscles sains dans leur poitrine ou biceps.
Ensuite, les chercheurs ont décodé et cartographié l’information dans ces signaux, en les comparant à ceux des patients en bonne santé. L’idée ici est que, en décodant le sens derrière tous les signaux émis par ces neurones moteurs, ils finiraient par être en mesure de créer une suite complète de commandes pour les fonctions du bras et de la main dans la prothèse afin qu’elle puisse fonctionner comme une vraie.
Pour cette étude, les chercheurs ont codé des signaux de neurones moteurs spécifiques correspondant à des commandes dans la conception de la prothèse, après quoi ils ont placé un patch de capteur sur le muscle qui avait été opéré, qui était à son tour connecté à la prothèse.
Au lieu de compter sur les contractions des muscles endommagés, ce bras robotisé est contrôlé par les pensées de l’utilisateur (Crédit: Imperial College London)
A mesure que les chercheurs l’ont rapporté dans leur étude, les résultats étaient encourageants: après avoir travaillé avec des physiothérapeutes pour apprendre à contrôler le dispositif, ce qui impliquait de se représenter un bras fantôme et d’imaginer des actions simples, les amputés ont pu effectuer un plus large éventail de mouvements avec Le prototype comparé à ceux qui utilisent des prothèses robotiques contrôlées par des muscles classiques. Ces actions incluaient le fait de lever leurs bras vers le haut et vers le bas, et déplacer leur poignet d’un côté à l’autre.
Pour certains observateurs, ce qui est nouveau dans cette étude est que les algorithmes informatiques pourraient être utilisés pour contrôler les membres prothétiques à l’avenir. Puisque le capteur n’est pas placé à l’intérieur du corps comme un implant, il n’y a pas besoin de chirurgie supplémentaire, contrairement aux prothèses contrôlées mentalement qui exigent que les utilisateurs reçoivent des implants cérébraux invasifs.
Levi Hargrove, chercheur au Centre de médecine bionique de l’Institut de réadaptation de Chicago, a déclaré: «Vous n’avez pas besoin du capteur à l’intérieur du corps pour comprendre ce que font les nerfs. »
Après avoir réalisé la preuve de concept avec cette étude, la prochaine étape pour Dario Farina et son équipe est d’employer la technologie au sein d’un plus grand essai clinique et de la soumettre à des tests rigoureux. Si tout va bien, les chercheurs estiment qu’elle pourrait être sur le marché dans les trois ans.
http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_6-2-2017-13-48-49
http://www.nature.com/articles/s41551-016-0025
