Laboratoire SUPINFO d'étude en robotique

Neuroscience et robotique : Les prothèses de demain

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26 mai, 2015

Les écrivains et les scénaristes en ont rêvé… Une prothèse robotique contrôlée par la pensée, comme le serait un véritable bras.
Mais qu’en est-il de la faisabilité de ce projet?

Moley

Dans le cadre d’un projet visant à augmenter l’autonomie des personnes privées de leur mobilité, comme les paraplégiques, les amputés, ou les personnes atteintes de maladies neurologiques comme par exemple l’ALS, le California Institute of Technology (Caltech) s’est associé avec la Keck School of Medicine of USC ainsi qu’avec le Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center pour tester le contrôle d’un bras robotique avec la pensée.

Ce n’est pas la première fois que nous entendons parler de ce genre de projet.
Nous avons pu, en 2012, entendre parler d’un projet similaire par une autre équipe, qui après plus de dix ans de recherches, arriva enfin à permettre à une dame paralysée depuis plus de quinze ans de se servir du café ou de la nourriture sans aide extérieure.

Bras robotique contrôlé par la pensée

Les deux projets sont similaires : après une opération qui pose des détecteurs de signaux électriques sur le cerveau, une interface entre le cerveau et une machine est implantée dans le crane (ce qui permet une connexion filaire entre le cerveau et la machine).
L’interface crânienne est ensuite reliée à une machine grâce à un câble, permettant ainsi à la machine d‘analyser les signaux émis par le cerveau.
La principale différence entre les projets viens des signaux analysés:

  • Le premier projet, datant de 2012, tente de faire bouger le bras robotique à l’aide des neurones faisant auparavant bouger notre bras. En pratique, cela signifie que nous réapprenons à bouger un bras qui ne nous appartient pas à la place du bras qui nous appartient. Cela passe par la décomposition totale des mouvements du bras, et l’apprentissage pour bouger un bras robotique est long et compliqué
  • Le deuxième projet, présenté aujourd’hui, tente de faire bouger le bras robotique grâce à l’intention de faire bouger le bras robotique, et non pas grâce aux neurones de mouvement eux même. En pratique, l’utilisateur pense « Je veux saisir cet objet », et grâce à un algorithme, le bras robotisé comprends quel objet saisir, et décompose lui-même les mouvements nécessaire à la complétion de cette tâche.

Les résultats de ces deux projets sont différents :

  • Le patient du premier projet (datant de 2012) a nécessité beaucoup d’apprentissage pour pouvoir bouger le bras robotique de manière satisfaisante.
  • Le patient du projet présenté ici a été capable de mouvement simple dès le premier jour.

A ce sujet, on pourra citer Richard A. Anderson, à la tête de l’équipe du projet présenté aujourd’hui :

« It was a big surprise that the patient was able to control the limb on day one—the very first day he tried, » he adds. « This attests to how intuitive the control is when using PPC activity. »

  • Le patient du premier projet est capable de mouvements plus précis que le patient du projet actuel.

On pourra ici citer l’article de Caltech à ce propos:

« if he thought, ‘I should move my hand over toward to the object in a certain way’—trying to control the limb—that didn’t work, » Andersen says. « The thought actually needed to be more cognitive. But if he just thought, ‘I want to grasp the object,’ it was much easier. And that is exactly what we would expect from this area of the brain. ». »

Erik G. Sorto qui boit sa première bière seul en 13ans

Grâce à cette technologie, Erik G. Sorto, patient paralysé après une blessure par balle à 21 ans, a pu boire une bière de lui-même.

« I’m sure everybody can relate to that. A lot of people can just imagine how it feels, after 13 years, to drink a beer by yourself, not having someone assist you, and asking « Can i have a drink? »[…]. It just gave me a lot of hope for the future »

L’équipe de Caltech a maintenant pour objectif d’essayer de combiner les signaux provenant du PPC (Posterior Parietal Cortex, à la source de « l’intention ») et les signaux moteurs, pour tenter de récupérer le meilleur des deux méthodes.

Attention, certaines images de cette vidéo peuvent être choquantes, cette vidéo disposant d’un petit passage de l’opération

 

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