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Une main artificielle avec de vrais sentiments
Une nouvelle interface nerveuse donne un sens du toucher à un membre prothétique. 18 février 2014
La main d'Igor Spetic était dans un poing lorsqu'elle a été coupée par un marteau de forge il y a trois ans alors qu'il fabriquait une pièce de jet en aluminium à son travail. Pendant des mois après, il a senti un membre fantôme toujours serré et palpitant de douleur. Certains jours, c'était comme quand il était blessé, se souvient-il.
Igor Spetic a perdu sa main dans un accident du travail. Aujourd'hui, il est l'une des premières personnes à retrouver des sensations de doigts réalistes grâce aux interfaces nerveuses (ci-dessous) implantées dans le bras.
Il a rapidement obtenu une prothèse. Mais pour les amputés comme Spetic, ce sont plus des outils que des membres. Parce que les prothèses ne peuvent pas transmettre de sensations, les personnes qui les portent ne peuvent pas sentir quand elles ont laissé tomber ou écrasé quelque chose. Maintenant, Spetic, 48 ans, récupère une partie de ses sensations grâce à des électrodes qui ont été reliées aux nerfs résiduels de son bras. Spetic est l'une des deux personnes dans un premier procès qui l'amène de son domicile à Madison, Ohio, au Cleveland Veterans Affairs Medical Center. Dans un laboratoire au sous-sol, sa main prothétique est équipée de capteurs de force qui sont branchés sur 20 fils dépassant de son bras droit. Ceux-ci conduisent à trois interfaces implantées chirurgicalement, de sept millimètres de long, avec jusqu'à huit électrodes chacune enfermées dans un polymère, qui entourent trois nerfs principaux de l'avant-bras de Spetic.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de mars 2014
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Sur une table, une boîte blanche indescriptible d'électronique personnalisée fait un travail crucial : traduire les informations des capteurs sur la prothèse de Spetic en une série d'impulsions électriques que les interfaces peuvent traduire en sensations. Cette technologie est en préparation depuis 20 ans, a déclaré le chef de l'essai, Dustin Tyler, professeur de génie biomédical à l'Université Case Western Reserve et expert en interfaces neuronales.
À gauche : pour évaluer son retour sensoriel, il ramasse des blocs maintenus sur la table avec des aimants.
À droite : une fois la sensation restaurée, il peut ramasser les cerises et retirer les tiges 93 % du temps sans les écraser, même les yeux bandés.
En février, les implants étaient en place et donnaient de bons résultats aux tests depuis plus d'un an et demi. Le groupe de Tyler, s'appuyant sur des années de recherche en neurosciences sur les mécanismes de signalisation qui sous-tendent la sensation, a développé une bibliothèque de modèles d'impulsions électriques à envoyer aux nerfs du bras, dont la force et la synchronisation varient. Spetic dit que ces différents modèles de stimulus produisent des sensations distinctes et réalistes à 20 endroits sur sa main et ses doigts prothétiques. Les sensations incluent appuyer sur un roulement à billes, appuyer sur la pointe d'un stylo, se frotter contre une boule de coton et toucher du papier de verre, dit-il. Un effet secondaire surprenant : le premier jour des tests, dit Spetic, son poing fantôme était ouvert, et après plusieurs mois, la douleur fantôme avait disparu à 95 %.
Ce jour-là, Spetic fait face à un défi simple : voir s'il peut sentir un bloc de mousse. Il met un bandeau sur les yeux et des écouteurs antibruit (pour s'assurer qu'il ne compte que sur son sens du toucher), puis un postdoc tient le bloc à l'intérieur de sa main prothétique grande ouverte et lui tape sur l'épaule. Spetic ferme sa prothèse - une tâche rendue possible par les interfaces commerciales existantes avec les muscles résiduels du bras - et rapporte le moment où il touche le bloc : le succès.
Bien que les résultats soient prometteurs, la recherche impliquant des implants chirurgicaux prend du temps. L'achèvement de l'étude pilote, le perfectionnement des méthodes de stimulation et le lancement d'essais cliniques complets devraient prendre 10 ans. Tyler termine également le développement d'un dispositif électronique implantable pour fournir des stimuli, donc ce n'est pas seulement sur un banc dans un laboratoire, mais finit par entrer dans la maison, dit-il. Et il travaille avec les fabricants de prothèses pour intégrer les capteurs de force et la technologie de traitement de la force directement dans les futures versions des appareils.
À gauche : les boîtiers de commande envoient des signaux aux électrodes entourant les nerfs du bras de Spetic, produisant des sensations de toucher.
À droite : cet appareil pourrait éventuellement être implanté dans son bras, remplaçant l'équipement de laboratoire pour fournir des signaux. Les capteurs de force et la technologie de traitement pourraient être intégrés dans les futurs dispositifs prothétiques.
Des interfaces nerveuses sont implantées dans le bras.
Lorsque les tests sont terminés et que l'équipement est déconnecté, la visite sensorielle de Spetic avec sa main perdue se termine brusquement. Il dit qu'il est béni de connaître ces gens et d'en faire partie. Mais il ne peut s'empêcher de penser avec nostalgie à ce que l'avenir pourrait apporter. Ce serait bien de savoir que je peux ramasser un objet sans avoir à le regarder, ou je peux tenir la main de ma femme et marcher dans la rue, sachant que je la tiens, dit-il, alors qu'il met son manteau et commence à la maison. Peut-être que tout cela aidera la prochaine personne.
Regarder la vidéo : Restaurer le sens du toucher chez les amputés