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Donner aux prothèses un sens du toucher
Les interfaces cerveau-machine ont permis aux singes et à certains humains de contrôler des membres robotiques en utilisant uniquement leurs pensées. Mais idéalement, une personne utilisant un membre artificiel ou un autre appareil serait non seulement capable de contrôler l'appareil, mais aussi de ressentir ce qu'il touche.
Singe voir : Dans une expérience, des singes implantés avec deux interfaces - une qui lit leurs mouvements prévus et une autre qui répond aux sensations tactiles - ont appris à utiliser le bras d'un singe virtuel.
Une nouvelle étude du laboratoire de Image de balise Miguel Nicolelis au Duke University Medical Center fait un premier pas vers une telle interface. Dans un article publié aujourd'hui dans La nature , son équipe rapporte que les singes peuvent apprendre à utiliser une main de réalité virtuelle qui intègre un retour tactile.
Nicolelis dit que les interfaces cerveau-machine ne seront cliniquement utiles que si elles utilisent des signaux bidirectionnels, avec à la fois un retour sensoriel de l'appareil et des commandes motrices de l'utilisateur. Il ne suffit pas de fournir un mouvement, dit-il. Vous devez sentir ce que vous touchez.
Comme première expérience, les singes ont utilisé un joystick pour contrôler un avatar virtuel (un bras et une main de singe) sur un écran d'ordinateur, et ont été encouragés à utiliser l'avatar pour saisir des objets sur l'écran. Les objets virtuels avaient des textures, et cela a été véhiculé à l'aide d'une stimulation par des réseaux de micro-ondes implantés dans une partie du cortex cérébral responsable de la détection du toucher. Les singes ont appris à tenir la main de l'avatar sur des objets d'une texture particulière, transmise par la fréquence de stimulation, afin d'être récompensés par de la nourriture.
Dans une autre expérience, les singes ont reçu le même retour tactile mais ont contrôlé la main virtuelle en utilisant uniquement leurs pensées, via des réseaux de microfils implantés dans le cortex moteur. Bien que leurs performances sur la tâche soient moins précises, les singes se sont améliorés avec le temps.
Nicolelis dit que l'utilisation réussie d'une interface cerveau-machine-cerveau démontre que les processus de détection et de réponse aux sensations tactiles peuvent être combinés. Nous décodons simultanément des intentions motrices et des messages tactiles, dit-il. Cela n'a jamais été fait auparavant. Bien que la stimulation reçue par les singes soit artificielle, dit-il, ils semblent apprendre à l'associer à des informations tactiles.
La prochaine étape consiste à incorporer le sens du toucher dans de vraies prothèses, en utilisant des capteurs de pression qui généreront un retour tactile similaire sur des objets du monde réel. Nicolelis dit que son groupe espère construire un simulateur qui testerait cette approche chez l'homme, puis intégrerait la sensation tactile dans les prothèses qu'il crée pour les personnes à mobilité réduite.
NitishThakor , ingénieur biomédical à l'Université Johns Hopkins, affirme que l'ajout d'informations sensorielles est absolument la prochaine étape logique dans la conception d'interfaces cerveau-machine. Thakor dit que l'expérience démontre non seulement la faisabilité d'ajouter le toucher, mais montre que les singes peuvent apprendre une tâche en utilisant ces signaux couplés. La mise en garde, ajoute-t-il, est que les textures dans le monde réel sont beaucoup plus complexes, tout comme les mouvements du corps, et il reste à voir si cela est évolutif.