Les petites électrodes positionnées précisément dans le cortex cérébral permettent aux personnes atteintes de lésions de la moelle épinière de percevoir des sensations de forme, de mouvement et d'orientation des objets sur la peau
Le sentiment de contact implique une chaîne complexe de fibres nerveuses allant de la peau au cerveau. Si un anneau de cette chaîne se casse, par exemple en raison de la perte d'un membre, une blessure de la moelle épinière ou de la course, ce sens peut être interrompu ou perdu. Les arts bioniques les plus avancés pourraient se référer directement au cerveau pour fournir un sens artificiel du toucher. Cela permettrait aux gens sans le sens naturel du toucher de contrôler et de recevoir des commentaires sensoriels des arts robotiques, ou même des membres artificiels attachés à un fauteuil roulant au lieu de leur corps.
Pour fournir un sens simulé du toucher aux arts bioniques, les chercheurs ont connu la microstimulation intracorticale (ICMS) du cerveau. Cette technique prévoit de positionner de petites électrodes dans une zone cérébrale appelée cortex somatosensoriel, qui traite les informations sensorielles des bras et des mains. Lorsque plusieurs électrodes ICMS sont activées à différents moments, elles produisent des approximations de la position et de l'intensité de la sensation tactile. Jusqu'à présent, cependant, ils n'avaient pas été en mesure de reproduire des expériences complexes telles que la cohérence et le mouvement.
Dans une nouvelle étude publiée sur Science une équipe dirigée par Giacomo Valle de l'Université de Chicago et le Université de technologie de Chalmers de Gothenburg, en Suède, a testé un nouveau système ICMS conçu pour fournir un sentiment de toucher artificiel plus riche et diversifié. L'équipe a positionné les électrodes dans le cortex somatosensoriel de deux participants, tous deux avec des lésions de la moelle épinière qui avaient interrompu la communication entre la main et le cerveau. Pour positionner les électrodes avec la plus grande précision, les chercheurs ont utilisé des découvertes récentes sur la structure et l'organisation du cortex somatosensoriel. Ils ont ensuite testé la capacité des électrodes ICMS à imiter les signaux électriques qui représentent le sens du toucher. Lorsque les chercheurs ont activé les électrodes dans une séquence conçue pour évoquer le sentiment de toucher un bord, les participants ont déclaré avoir ressenti des sensations similaires à celles d'une bordure. D'autres séquences de stimulation ont permis aux participants d'identifier des formes simples qui nécessitent normalement des commentaires contemporains de plus de doigts. Certaines de ces séquences d'activation qui ont imité plus de doigts ont fait des sensations tactiles complexes aux participants, comme saisir une boîte, un crayon ou une balle.
Cette activation cérébrale a été suffisamment rapide pour permettre aux patients de nourrir le temps réel vers et depuis les arts bioniques. Les électrodes pourraient également évoquer la sensation de mouvement sur la peau dans quatre directions différentes.
Dans l'expérience finale, un participant a pu utiliser les électrodes pour communiquer avec un bras bionique autonome et diriger une roue en réponse aux mouvements de mouvement fournis à travers les électrodes implantées. « Ce travail a dépassé toutes les recherches antérieures dans le domaine des interfaces cérébrales », explique Proud Valley. «Nous avons transmis des sensations tactiles liées à l'orientation, à la courbure, au mouvement et aux formes 3D pour un participant qui a utilisé un membre bionique contrôlé par le cerveau. Maintenant, nous sommes à un autre niveau de contact artificiel ».
Cependant, d'autres études seront nécessaires avant que ces systèmes puissent être testés à plus grande échelle, ce qui nécessitera le développement de capteurs plus petits et puissants pour les membres bioniques.
