Futuriste main bionique aide les personnes amputées à ressentir le toucher et le mouvement
Les rêves d'un futur où l'on peut remplacer ses mains, comme Luke Skywalker, sont plus qu'une histoire de science-fiction. Des scientifiques ont mis au point une « main bionique » qui s'appuie sur de minuscules robots pour recréer les sensations vitales perdues lors de l'amputation d'un membre supérieur. Les robots y parviennent en faisant vibrer en toute sécurité les muscles au niveau du moignon.
Selon un rapport de Grand View Research publié en 2021, le marché mondial des prothèses et de l'orthopédie atteindra une capitalisation de plus de 8 milliards de dollars d'ici 2028, mais les membres artificiels se heurtent à un obstacle majeur. Ils ne peuvent pas transmettre bon nombre des sensations intuitives qui nous aident au quotidien, comme la façon dont nous serrons et desserrons le poing.
Professeur adjoint au département de génie biomédical du Lerner Research Institute de la Cleveland Clinic et premier auteur de l'étude sur la nouvelle main bionique, publiée dans Science Robotics, Paul Marasco déclare : « Nous utilisons encore des technologies qui ont atteint leur apogée pendant la Seconde Guerre mondiale ».
Le monde de la robotique a désormais découvert la main bionique, un hybride de métal et de teintes de peau réalistes. Bien qu'il existe plusieurs autres équipes travaillant sur des mains bioniques, comme celles derrière les jeux cyberpunk populaires Deus Ex et Metal Gear Solid, Marasco met en avant plusieurs avantages de sa version.
Ce dispositif de science-fiction transmet des informations directement vers le cerveau et depuis celui-ci à l'aide de puissants robots, à peu près de la taille de la moitié d'une boîte d'allumettes standard. En transformant les pensées en actions, la main peut simultanément entrer en contact avec le cerveau pour transmettre les sensations correspondant à l'action envisagée.
Ce nouveau membre artificiel est la première main bionique dont les avantages par rapport à une prothèse classique sont démontrés en temps réel. Par exemple, elle reproduit la mécanique des mains naturelles avec suffisamment de précision pour restaurer les réflexes inconscients chez les personnes amputées qui l'utilisent.
Nous nous appuyons quotidiennement sur de tels réflexes. Par exemple, lorsque nous prenons une tasse de café, notre main trouve l'anse sur la table, la serre avec le bon degré de fermeté et la relâche au moment idéal pour éviter de renverser le liquide. Nous pouvons accomplir cette tâche sans y penser, même lors d'un matin agité, parce que les nerfs de nos muscles de la main réagissent automatiquement à notre choix, en l'occurrence : « Je dois boire ce café ».
Les prothèses traditionnelles ne peuvent pas reproduire un mouvement aussi fluide, car elles fonctionnent en mode manuel : les personnes amputées doivent sans cesse les surveiller et se soucier de choses qu'une personne en bonne santé gère généralement par intuition.
Après avoir testé le dispositif sur deux participants et utilisé des outils d'analyse sans précédent, l'équipe a été enthousiasmée de constater que les participants avaient retrouvé les comportements réflexes qu'ils avaient avant leur amputation, notamment une préhension intuitive et des mouvements oculaires naturels : ils pouvaient focaliser leur regard loin du membre.
La main métallique repose sur trois composants : la reconstruction des terminaisons nerveuses, des mini-robots qui fonctionnent comme une sorte de centre de commande, et la main bionique elle-même. Il convient de noter qu'au cours de l'intervention chirurgicale, les terminaisons nerveuses inutilisées de la personne amputée, situées dans la partie saine du bras, celles qui servaient auparavant à des parties éloignées comme le bout des doigts, sont « insérées » au niveau du moignon.
Marasco explique : « Votre cerveau sait que vos doigts sont reliés à un muscle, il ne sait simplement pas que ce muscle se trouve sur votre épaule et non sur votre avant-bras ». La main bionique est placée sur le moignon, et de petits robots sont insérés dans l'emplacement prévu. Ces robots appuient sur les zones correspondantes, stimulant les terminaisons nerveuses désormais reliées, lorsque le patient touche quelque chose avec la main.
Les muscles peuvent être contractés et ressentir des choses aussi intéressantes que des illusions de perception d'un mouvement complexe de la main. Les chercheurs ont modifié des prothèses de membres existantes au lieu de partir de zéro, dans l'espoir de livrer rapidement les appareils aux cliniques de rééducation et de les rendre plus rentables que les prothèses traditionnelles. Les personnes qui utilisent des prothèses moins avancées abusent souvent du côté non amputé de leur corps, ce qui entraîne des problèmes de dos ou d'épaule nécessitant finalement des soins médicaux coûteux.
« Ces systèmes avancés semblent d'abord coûteux, mais si vous les utilisez, ils ne vous feront pas de mal, car vous n'avez pas besoin de vous en soucier en permanence. À l'avenir, les prothèses bioniques coûteront moins cher »
L'étude indique : « Les prothèses bioniques ont un potentiel de restauration. Cependant, l'interaction complexe entre le contrôle moteur intuitif et le toucher, qui caractérise la fonction du membre supérieur humain, n'a pas été observée. Nous montrons ici qu'une combinaison neurobionique de toucher, de kinesthésie de la préhension et de contrôle moteur intuitif favorise une amélioration des performances comportementales, stratifiées selon la capacité fonctionnelle et différentes de celles des utilisateurs de prothèses standard ».
