Les ingénieurs créent un bras bionique qui restaure les comportements naturels chez les patients

Les chercheurs de la Cleveland Clinic ont conçu un nouveau bras bionique qui restaure les comportements naturels chez les patients ayant subi une amputation du membre supérieur. Cette technologie est la première du genre, et les résultats de la recherche ont été publiés dans Science Robotics.

L’équipe de recherche internationale a combiné trois fonctions importantes dans le système bionique : le contrôle moteur intuitif, le toucher et la kinesthésie de la prise. La dernière des trois est la sensation d’ouverture et de fermeture de la main.

L’équipe, dirigée par la Cleveland Clinic, comprenait également des chercheurs de l’Université de l’Alberta et de l’Université du Nouveau-Brunswick.

Paul Marasco, Ph.D, est le chercheur principal et professeur agrégé au département de génie biomédical de l’Institut de recherche Lerner de la Cleveland Clinic.

“Nous avons modifié une prothèse standard avec ce système bionique complexe qui permet aux porteurs de bouger leur bras prothétique de manière plus intuitive et de ressentir des sensations de toucher et de mouvement en même temps”, a déclaré le Dr Marasco. “Ces résultats constituent une étape importante vers la restauration complète de la fonction naturelle du bras chez les personnes amputées.”

Le système bionique

Le système nouvellement développé est le premier à tester toutes les trois fonctions sensorielles et motrices en même temps dans une interface neuronale-machine dans un bras prothétique. L’interface neuronale-machine est capable de se connecter aux nerfs du membre du porteur, et elle permet aux patients d’envoyer des impulsions nerveuses du cerveau à la prothèse. Ils peuvent également recevoir des informations physiques de l’environnement, qui peuvent être renvoyées à leur cerveau via leurs nerfs.

Le bras artificiel a une rétroaction et un contrôle bidirectionnels, et c’est ce qui permet aux porteurs d’effectuer certaines tâches au même niveau que les personnes non handicapées.

Le Dr Marasco dirige le Laboratoire d’intégration bionique.

“Peut-être ce que nous avons été les plus excités à apprendre, c’est qu’ils ont pris des décisions, des jugements et des calculs et corrigé leurs erreurs comme une personne sans amputation”, a déclaré le Dr Marasco. “Avec le nouveau membre bionique, les gens se sont comportés comme s’ils avaient une main naturelle. Normalement, ces comportements cérébraux sont très différents entre les personnes avec et sans prothèses du membre supérieur.”

Test du bras bionique

Le bras bionique a été testé sur deux participants à l’étude ayant subi une amputation du membre supérieur. Les individus avaient précédemment subi une réinnervation sensorielle et motrice ciblée, qui redirige les nerfs amputés vers la peau et les muscles restants pour établir une interface neuronale-machine.

Les chercheurs doivent maintenant élargir leur travail, car la taille de l’étude était si petite.

Les participants portaient la prothèse avancée tout en effectuant des tâches qui reflétaient les comportements de base, ou ceux qui nécessitent la fonctionnalité de la main et du bras. Les chercheurs ont ensuite évalué les performances à l’aide d’outils d’évaluation avancés et ont constaté que les stratégies cérébrales et comportementales des participants avaient changé. Ils étaient alors au même niveau que ceux d’un individu sans amputation.

Les participants pouvaient effectuer des comportements sans avoir à regarder la prothèse, et ils pouvaient corriger plus efficacement les erreurs.

“Au cours de la dernière décennie ou deux, les progrès réalisés dans les prothèses ont aidé les porteurs à atteindre une meilleure fonctionnalité et à gérer la vie quotidienne par eux-mêmes”, a déclaré le Dr Marasco. “Pour la première fois, les personnes ayant subi une amputation du membre supérieur sont maintenant capables de ‘penser’ à nouveau comme une personne valide, ce qui offre aux porteurs de prothèse de nouveaux niveaux de réintégration sans heurt dans la vie quotidienne.”