Connecter l’esprit et la machine
Lorsqu’on perd l’usage d’un membre, même les tâches quotidiennes les plus simples peuvent se transformer en défi. Des dispositifs de haute technologie peuvent aider à restaurer l’indépendance. Les nouvelles technologies permettent même de connecter l’esprit à un membre artificiel. Ces membres artificiels sont appelés prothèses bioniquesDispositifs qui remplacent une partie du corps..
« Pour récupérer une partie de cette fonction perdue, vous avez besoin d’une sorte d’outil ou de technologie d’assistance pour améliorer la récupération ou restaurer la capacité de l’anatomie qui manque maintenant », explique le Dr. Nick Langhals, qui supervise la recherche en ingénierie prothétique soutenue par le NIH.
Cette recherche à évolution rapide vise à améliorer la vie des gens en restaurant à la fois le mouvement et la sensation.
Contrôle prothétique
Les prothèses traditionnelles utilisent un harnais alimenté par le corps pour contrôler un dispositif manuel. Ces dispositifs sont faciles à utiliser. En haussant l’épaule, la main ou le crochet prothétique s’ouvre. Avec le relâchement de votre épaule, la prothèse se ferme. Grâce à la sensation de la tension du câble sur vos épaules, vous savez si la prothèse est ouverte ou fermée sans la regarder.
Les nouvelles mains motorisées ne sont pas aussi faciles à apprendre à utiliser. Pour fermer l’appareil, vous contractez les muscles restants de votre bras. Un capteur électrique placé sur ces muscles détecte la contraction et indique à la main de se fermer. Comme les muscles d’origine qui contrôlaient la main ont disparu, les muscles restants doivent être réentraînés. Apprendre à ouvrir et à fermer une main prothétique de cette manière prend un certain temps. Et vous devez toujours regarder le dispositif pour savoir ce qu’il fait.
Pour rendre les mains motorisées plus intuitives à utiliser, les chercheurs développent des moyens de détecter les signaux électriques dans votre cerveau et vos nerfsTissus spéciaux qui transportent les signaux entre votre cerveau et d’autres parties de votre corps. pour aider à contrôler les prothèses bioniques avancées. Cela peut se faire de plusieurs façons, par exemple en implantant de minuscules capteurs dans les parties du cerveau qui contrôlent les mouvements ou en fixant de petites électrodesOutils utilisés pour transporter l’électricité vers ou depuis différentes parties du corps. sur les nerfs amputés. Dans les deux cas, les patients pensent simplement à bouger leur main et les ordinateurs le traduisent en mouvements d’une main prothétique bionique.
Communication bidirectionnelle
Pour retrouver un sentiment de plénitude, une personne avec un membre bionique doit faire plus que contrôler le dispositif. Elle doit aussi « sentir » ce qu’il fait. Les nouveaux appareils bioniques peuvent renvoyer les sensations de l’appareil au cerveau. Cela permet à une personne équipée d’un dispositif bionique d’avoir l’impression d’utiliser son propre membre.
« La chose la plus importante dans la recherche que nous faisons est ce sentiment d’intégralité », explique le Dr Paul Marasco, chercheur en ingénierie biomédicale à la Cleveland Clinic.
Une façon d’aider une personne à sentir sa prothèse de main est de déplacer les nerfs sensoriels restants de la main amputée vers la peau du bras supérieur. Vous pouvez alors utiliser de petits robots pour appuyer sur la peau du bras supérieur lorsque la main touche quelque chose.
L’équipe de Marasco a conçu un système similaire pour restaurer la sensation de mouvement, également. La main bionique envoie des signaux à un système de contrôle informatisé à l’extérieur du corps. L’ordinateur demande ensuite à un petit robot porté sur le bras d’envoyer des vibrations au muscle du bras. Ces vibrations profondes dans le muscle créent une illusion de mouvement qui indique au cerveau quand la main se ferme ou s’ouvre.
L’équipe de Marasco a testé ce système de rétroaction avec plusieurs personnes qui avaient une prothèse de main. Les participants à l’étude étaient capables d’actionner la main bionique et de savoir dans quelle position elle se trouvait tout aussi bien qu’avec leur main naturelle. Grâce à ce système de rétroaction, ils n’ont pas eu besoin de regarder la main bionique pour savoir si elle était ouverte ou fermée, ou si elle tendait la main vers un objet.
« Nous trompons leur cerveau en lui faisant croire que la prothèse fait réellement partie de leur corps », dit Marasco. Cette avancée exploite directement la façon dont le cerveau perçoit le mouvement, ce qui permet d’améliorer la communication bidirectionnelle entre la prothèse et l’esprit.
Robots à porter
Des équipes de recherche tentent également d’aider les personnes qui ont perdu l’usage de leurs jambes. En portant un dispositif robotique appelé exosquelette, certaines personnes atteintes de paralysie des jambes ont pu retrouver la capacité de marcher.
Un groupe dirigé par le Dr Thomas Bulea, ingénieur biomédical au centre clinique du NIH, a créé un exosquelette portable pour les enfants atteints de paralysie cérébrale. L’infirmité motrice cérébrale est un trouble du cerveau qui rend difficile la tenue droite, l’équilibre et la marche. L’exosquelette robotisé et motorisé modifie la façon dont les enfants marchent en les aidant à redresser leurs genoux à des moments clés du cycle de marche. Bien que l’exosquelette puisse faciliter la marche, les enfants doivent être capables de parcourir au moins de petites distances par eux-mêmes pour l’utiliser.
« L’objectif ultime est vraiment qu’une personne puisse le porter en dehors de notre laboratoire, ou même en dehors du cadre clinique », explique Bulea. « Pour ce faire, vous devez avoir un système de contrôle vraiment robuste qui s’assure que le robot se comporte correctement dans tous les différents types d’environnements. »
L’équipe écrit maintenant un logiciel pour que le dispositif robotique puisse être porté tout en naviguant sur les bosses du terrain et d’autres conditions du monde réel.
Trouver le bon dispositif
« Ce que j’essaie de souligner aux gens, c’est qu’il y a beaucoup d’outils et de technologies potentielles à notre disposition pour essayer d’améliorer les gens, et ils devraient les explorer et envisager de les adopter », dit Langhals.
De nombreux types de dispositifs prothétiques sont actuellement en cours de développement. Si vous souhaitez trouver une étude clinique pour aider à en tester une, vous pouvez en chercher une dans clinicaltrials.gov, une base de données d’études soutenues par les NIH et d’autres études dans le monde entier.
Si vous souhaitez participer à une étude, parlez avec votre médecin des risques et des avantages possibles. Consultez l’encadré Demandez à votre médecin pour connaître les questions à poser.
