Première main bionique qui « sent » la température, testée sur une personne amputée : « Émotion très forte » – Corriere.it

Dans le long voyage vers la création de robots humanoïdes, leur « couverture » est l’un des objectifs les plus difficiles à atteindre. En fait, la peau humaine est si complexe qu’elle est considérée comme un véritable organe. Sa complexité rend presque impossible sa reproduction par l’ingénierie : elle détecte la température, la pression et la consistance. Sans parler de sa capacité d’auto-réparation.

Aujourd’hui, des chercheurs de Lycée Sant’Anna de Pise et l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne ont créé une nouvelle prothèse de main sensorielle, capable de fournir un retour thermique réaliste et en temps réel. L’étude a été publiée dans la revue Med (Presse cellulaire) .

Comment fonctionne la main bionique

Cette prothèse de main innovante détecte les différences de température et redonne une certaine sensibilité aux personnes amputées. Les capteurs de la main prothétique sont connectés à un système qui stimule thermiquement la surface du moignon. Le stimulus est perçu par le système nerveux qui transmet le message au cerveau. En fait, ils existent dans notre corps nerfs sensoriels par lequel les stimuli thermiques atteignent le système nerveux central.

Les patients amputés souffrent souvent du syndrome du membre « fantôme », ce qui signifie qu’ils ressentent toujours la présence du membre même après son retrait. Le sujet perçoit la position et les sensations tactiles provenant du membre amputé, pensant pouvoir le déplacer. Souvent cette condition provoque de la douleur et la frustration.

Le test sur un patient

Avec le nouvel appareil, vous pouvez restaurer la sensation naturelle de toucher des objets et des personnes être capable de percevoir la température et l’humidité. Le prototype a été testé sur Fabrizio, un homme de 57 ans amputé transradial qui a réussi pour distinguer et trier manuellement des objets à différentes températures et percevoir le contact corporel avec d’autres êtres humains.

«Lorsque l’un des chercheurs a placé le capteur sur son corps, pour moi, c’était une émotion très forte – dit Fabrice -. Je pouvais sentir la chaleur d’une autre personne avec ma main « fantôme ». C’était comme réactiver une connexion que j’avais perdue.”

«La température est l’une des dernières frontières pour redonner de la sensibilité aux mains robotiques. Pour la première fois, nous sommes vraiment sur le point de redonner toute la palette des sensations aux amputés”, commente-t-il. Sylvestre Miceraauteur principal de la recherche.

Des prothèses capables de restituer toute une gamme de sensations

La perception sensorielle est l’un des aspects les plus importants pour permettre aux personnes amputées d’interagir avec leur environnement. S’appuyant sur des découvertes antérieures sur les sensations thermiques fantômes, qui stimulent des points spécifiques sur le bras restant évoquant des perceptions dans la main manquante, les chercheurs ont développé Une nouvelle approche qui permet aux personnes amputées de ressentir la température et d’y réagir en transmettant des informations thermiques du bout du doigt de la prothèse au membre résiduel de la personne amputée.

« En mai 2023, nous avons publié une étude montrant comment cela était possible faire ressentir à la main fantôme des sensations thermiques d’une personne amputée – explique Micera -. En stimulant des points spécifiques sur le bras restant, nous avons évoqué des perceptions dans la main manquante. Maintenant, nous sommes allés plus loin et nous avons créé un véritable prototype. Le dispositif développé dans notre Institut s’appelle MiniTouch et permet aux amputés de percevoir les différences de température, transmettant ainsi les informations du bout du doigt de la prothèse au moignon.

« Ce qui est remarquable, c’est que nous avons intégré cette technologie une prothèse commerciale, grâce à l’utilisation de l’électronique grand public et sans recours à la chirurgie – poursuit l’expert -. Il est extrêmement important d’avoir une perception sensorielle dans la prothèse, non seulement pour éviter de se brûler avec des objets chauds (par exemple une tasse ou une casserole), mais nous avons observé combien il est important de pouvoir rétablir et percevoir le contact corporel avec une autre personne. Au laboratoire un patient a été accidentellement touché par un chercheur etc.J’ai été frappé par sa réaction d’étonnement en pouvant revivre la perception de la chaleur humaine de la prothèse. Justement cet aspect est fondamental pour nous : il déclenche chez les personnes amputées bénéfices en termes psychologiques et d’humeur”.

Toucher de plus en plus semblable à celui de l’humain

“L’ajout d’informations sur la température rend le toucher plus humain”, explique l’auteur principal Solaiman Shokur de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne. «Nous pensons que la capacité de percevoir la température améliorera l’incarnation des amputés, le sentiment que «cette main est à moi»».

“Jusqu’à maintenant les sensations thermiques ont été grandement négligées dans la recherche en neuroprothèses, même si leur importance dans la vie quotidienne est de plus en plus évidente. Nous pensons que les amputés pourraient bénéficier de la récupération de sensations thermiques qui vont bien au-delà de la détection d’objets froids ou chauds», déclare Jonathan Muheim, doctorant à l’EPFL et premier auteur des travaux en collaboration avec Francesco Ibéritedoctorant à l’Institut BioRobotics de la Scuola Superiore Sant’Anna.

L’expérimentation

La phase de tests s’est déroulée à Centre Prothétique Inail à Vigorso di Budrio (Bologne) avec la collaboration du Dr Emanuele Gruppioni (INAIL) et de son équipe, qui ont réalisé les tests cliniques avec des amputés. L’appareil a été intégré à la prothèse personnelle du patient et a été connecté à un point du membre résiduel qui a provoqué des sensations thermiques dans l’index fantôme de la personne.

«Les prothèses traditionnelles ne permettent de recevoir aucun type de retour sensoriel, les plus répandues permettent en effet de saisir et de déplacer des objets de manière efficace – souligne l’ingénieur Gruppioni -. Nous travaillons également à restaurer les sensations tactiles et à développer des interfaces bioniques de plus en plus naturelles. La richesse et le réalisme des sensations procurées par interfaces bioniques aux patients amputés est la véritable clé duincarnation et donc l’efficacité d’une prothèse dans remplacer un membre naturel dans la réalisation des activités de la vie quotidienne. La recherche scientifique, les études cliniques avec des patients et le développement technologique sont les ingrédients pour parvenir à des solutions visant à recréer cette perfection que seule la nature a réussi à développer jusqu’à présent.

Les tests : 100% de précision

L’équipe de recherche a testé la capacité de la personne amputée à distinguer des objets de températures et de matériaux différents. En particulier, le patient était capable de faire la distinction entre trois bouteilles visuellement impossibles à distinguer contenant de l’eau froide, de l’eau à température ambiante et de l’eau chaude avec 100 % de précision, alors que, sans l’appareil, sa précision s’arrêtait à 33 %. Sa capacité à classer avec précision et rapidité des cubes métalliques de différentes températures s’est également améliorée.

“Lorsque vous atteignez un certain niveau de dextérité avec vos mains robotiques, vous avez besoin d’un retour sensoriel pour pouvoir utiliser la main robotique à son plein potentiel”, explique Shokur. De plus, le patient pouvait mieux distinguer quand il est entré en contact avec les yeux bandés avec bras humains ou avec bras prothétiques : de 60 % sans dispositif à 80 % avec dispositif. «Notre objectif est de développer un système multimodal qui intègre le toucher, la perception et la température» ajoute Shokur. “Avec ce type de système, les gens pourront dire ‘c’est doux et chaud’, ou ‘c’est dur et froid’.”

Les prochaines étapes : un appareil pour un usage domestique

La technologie développée par l’équipe de la Scuola Superiore Sant’Anna et de l’École Polytechnique Fédérale est actuellement testée en laboratoire. La prochaine étape sera de préparer l’appareil à un usage domestique et d’intégrer les informations thermiques provenant de plusieurs points du membre fantôme d’une personne amputée : par exemple, permettre aux personnes de différencier les sensations thermiques et tactiles du doigt et du pouce cela pourrait les aider à saisir une boisson chaude, tandis que permettre des sensations sur le dos de la main pourrait améliorer la sensation de connexion humaine en permettant aux amputés de sentir quand une autre personne touche leur main.

«Cette étude – conclut Micera – ouvre la voie à des prothèses de main plus naturelles qui restituent une gamme complète de sensations, offrant aux amputés une perception plus riche et plus naturelle. Ces interfaces devront permettre à celui qui les porte de distinguer les objets lisses ou rugueux, chauds ou froids, c’est-à-dire qu’elles devront restituer une gamme complète de sensations naturelles.

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