Pouce robotique ‘Third Thumb’ change la façon dont la main est représentée dans le cerveau

Une équipe de chercheurs de l’University College London (UCL) a démontré comment un pouce robotique ‘Third Thumb’ peut changer la façon dont la main est représentée dans le cerveau. Les individus ont été formés à utiliser un pouce robotique supplémentaire, et cela leur a permis de réaliser des tâches dextres avec une main et deux pouces.

Selon le rapport des chercheurs, les participants ont de plus en plus ressenti que le pouce faisait partie de leur corps.

Changer la façon dont nous voyons les prothèses

L’appareil est appelé Third Thumb, et il a été développé dans le cadre d’un projet de postgraduate à la Royal College of Art. Le projet vise à changer la façon dont nous voyons les prothèses, en les considérant comme une extension du corps humain plutôt que comme un remplacement.

Le designer Dain Clode a commencé à développer l’appareil avant de rejoindre l’équipe de neuroscientifiques du professeur Tamar Makin à l’UCL. L’équipe étudiait la façon dont le cerveau peut s’adapter à l’augmentation du corps.

Le professeur Makin est l’auteur principal de l’étude.

« L’augmentation du corps est un domaine en plein essor qui vise à étendre nos capacités physiques, mais nous manquons d’une compréhension claire de la façon dont notre cerveau peut s’adapter à cela », déclare Makin. « En étudiant les personnes qui utilisent le pouce robotique de Dani, nous avons cherché à répondre à des questions clés sur la capacité du cerveau humain à supporter un membre supplémentaire et sur la façon dont la technologie pourrait avoir un impact sur notre cerveau. »

Le Third Thumb est imprimé en 3D, ce qui signifie qu’il peut être personnalisé. Il est porté sur le côté de la main opposé au pouce de l’utilisateur et est contrôlé par l’utilisateur via des capteurs de pression attachés à la plante des pieds. Les capteurs sont connectés sans fil au pouce et les deux contrôlent différents mouvements du pouce en répondant aux changements de pression de l’utilisateur.

L’étude

L’étude a impliqué 20 participants qui ont été formés à utiliser l’appareil sur une période de cinq jours. Ils ont été encouragés à l’emporter chez eux et à l’utiliser dans la vie quotidienne, ce qui a résulté en deux à six heures d’utilisation par jour. Ces 20 participants ont été comparés à un groupe de 10 participants témoins qui portaient une version statique de l’appareil.

La formation a consisté en des tâches qui ont aidé à améliorer la coopération entre la main et le pouce, notamment en ramassant plusieurs balles ou verres de vin avec une main. Les utilisateurs ont démontré une capacité à apprendre rapidement et la formation les a aidés à améliorer leur contrôle moteur, leur dextérité et leur coordination main-pouce.

« Notre étude montre que les personnes peuvent apprendre rapidement à contrôler un appareil d’augmentation et à l’utiliser à leur avantage, sans trop réfléchir », déclare Clode. « Nous avons constaté que lorsque les personnes utilisaient le Third Thumb, elles changeaient leurs mouvements naturels de la main et elles ont également rapporté que le pouce robotique leur semblait faire partie de leur propre corps. »

Augmentation du corps

Paulina Kieliba est l’auteur principal de l’étude.

« L’augmentation du corps pourrait un jour être précieuse pour la société de nombreuses manières, comme permettre à un chirurgien de se passer d’un assistant ou à un ouvrier d’usine de travailler plus efficacement », déclare Kieliba. « Ce travail pourrait révolutionner le concept de prothèse et aider quelqu’un qui ne peut utiliser qu’une main, temporairement ou définitivement, à faire tout avec cette main. Mais pour y arriver, nous devons continuer à étudier les questions complexes et interdisciplinaires de la façon dont ces appareils interagissent avec notre cerveau. »

Grâce à des scans de résonance magnétique fonctionnelle, les chercheurs ont constaté des changements importants dans la façon dont la main augmentée était représentée dans le cortex sensorimoteur du cerveau. Les changements n’ont pas semblé être à long terme, car les scans effectués une semaine plus tard ont montré que les changements dans la zone de la main du cerveau avaient disparu.

« Notre étude est la première à étudier l’utilisation d’un appareil d’augmentation en dehors d’un laboratoire. C’est la première étude d’augmentation menée sur plusieurs jours de formation prolongée et la première à avoir un groupe de comparaison non formé », déclare Kieliba. « Le succès de notre étude montre la valeur de la collaboration étroite entre neuroscientifiques, designers et ingénieurs pour garantir que les appareils d’augmentation tirent le meilleur parti de la capacité de notre cerveau à apprendre et à s’adapter, tout en garantissant que les appareils d’augmentation peuvent être utilisés en toute sécurité. »

« L’évolution n’a pas préparé notre cerveau à utiliser un membre supplémentaire et nous avons constaté que pour étendre nos capacités de nouvelles et inattendues manières, le cerveau devra adapter la représentation du corps biologique », a ajouté Makin.