21-Aug-2009 01:25 PM

Un bras artificiel piloté par le cerveau

Grâce à une nouvelle technique pour piloter leur prothèse, des amputés accomplissent des gestes élaborés.

Les gestes simples de la vie quotidienne sont un exploit hors de portée pour les amputés appareillés avec des prothèses de bras classiques. Et l’autre solution actuellement à l’étude, la commande directe d’un bras robotisé via des électrodes implantées dans le cerveau, n’en est qu’au stade expérimental. Une équipe américaine propose une troisième voie prometteuse.

Cette équipe développe depuis plusieurs années la « réinnervation musculaire ciblée ». Cette technique chirurgicale consiste d’abord à dévier ce qu’il reste des trois nerfs moteurs (radial, ulnaire et médian) du bras amputé vers un autre muscle, souvent pectoral. Le muscle nouvellement innervé peut ainsi recevoir du cerveau des influx nerveux correspondant à des ordres de mouvement du bras. Puis des électrodes placées sur le muscle captent ce signal, qu’elles utilisent pour commander les moteurs électriques d’un bras artificiel. Jusqu’ici, ce système composé de quatre électrodes permettait juste d’ouvrir ou de fermer la main et d’étendre ou de plier le coude, en se concentrant mentalement sur un seul mouvement.

L’équipe a réalisé cette fois une expérience beaucoup plus élaborée. Les sujets, cinq patients amputés et cinq témoins, devaient faire exécuter dix mouvements élémentaires (deux du coude, quatre du poignet et quatre de la main) à un bras virtuel sur un écran. Pour cela, ils ont été équipés de douze électrodes placées soit sur le pectoral innervé des patients, soit sur les muscles du bras et de la main des témoins. Ces électrodes étaient disposées de manière à capter des profils, c’est-à-dire les combinaisons de signaux électriques envoyés par le cerveau quand le sujet souhaite accomplir des mouvements du bras ou de la main. Un logiciel devait alors « apprendre » à discerner les profils électriques des mouvements élémentaires, puis il les faisait exécuter par le bras virtuel sur l’écran.

À l’issue de cet apprentissage, les chercheurs ont comparé les performances des patients amputés à celles des témoins. Résultat : bien que leurs gestes aient été légèrement plus lents et moins précis, en particulier ceux de la main, les patients amputés ont contrôlé le membre virtuel de manière très correcte. Trois d’entre eux ont ensuite testé ce système avec un véritable prototype de prothèse de bras développé par l’agence de recherche de l’armée américaine, la Darpa. Ils ont réussi à accomplir, par combinaison de mouvements élémentaires, des gestes aussi complexes que tourner une petite cuillère dans une tasse, ou prendre un objet entre le pouce et l’index.

Gerald Loeb, de l’université de Californie du Sud, estime qu’il s’agit d’une avancée appréciable. L’étape suivante, essentielle selon lui, sera de munir ces prothèses de voies de retour pour la « proprioception » afin que les utilisateurs puissent enfin sentir et donc corriger les mouvements et les efforts qu’ils font pour prendre les objets.

Patrick Philipon

Source: http://www.larecherche.fr/content/actualite-sapiens/