Prothèses : une meilleure compréhension des mécanismes d’appréhension de l’environnement via des outils

Une équipe est parvenue à démontrer que l'organisme est capable d'avoir un ressenti tactile spatialement précis à travers un objet.
Cette découverte a été réalisée par Luke Miller dans le groupe dirigé par Alessandro Farnè dans l'équipe « IMPACT Integrative, multisensory, perception and cognition team » dirigée par Denis Pélisson, au Centre de recherche en neurosciences de Lyon.

Des millions de personnes à travers le monde ont un membre amputé pour des causes diverses : infections graves, accidents, blessures de guerre Autant de personnes qui ont besoin de trouver une manière de compenser ce membre perdu. Le développement de prothèses est ainsi devenu un enjeu sociétal majeur. Tandis que les recherches se sont jusqu'ici concentrées sur la restauration des fonctions motrices, une restauration complète passe nécessairement par la restauration de la sensibilité tactile du membre Une utopie qui, avec les avancées technologiques récentes, pourrait devenir réalité dans un futur proche.

De nombreux projets de bioingénierie visent aujourd'hui à mettre au point des prothèses de membre capables de restituer une sensation tactile. Pour réaliser de telles prothèses, les chercheurs doivent au préalable comprendre comment un individu peut percevoir son environnement au travers d'outils, et non « directement » via ses organes sensoriels. Luke Miller, dans l'équipe d'Alessandro Farné, au Centre de recherches en neurosciences de Lyon, a récemment fait un pas en ce sens. Les résultats des chercheurs ont été publiés en Octobre 2018 dans la revue Nature.

Les chercheurs ont, au cours de leurs expériences, utilisé un ensemble de techniques informatiques pour comprendre comment l'homme peut percevoir le monde à travers des outils. Leurs résultats ont été obtenus via plusieurs approches, toutes basées sur des expériences dans lesquelles le sujet devait localiser la provenance d'un coup porté sur un bâton qu'il tenait en main.

Dans un premier temps, la vision de la personne était obstruée : il s'avère que les individus sont parvenus à localiser précisément l'impact d'un coup, au niveau du bâton. Cela montre les capacités de l'humain à considérer le bâton comme une véritable extension de son propre corps, ce qui permet littéralement de « localiser » le toucher sur un objet.

Les chercheurs ont ensuite enregistré les vibrations qui résultent du coup porté sur le bâton, et ont déterminé qu'elles permettaient de prévoir l'endroit de l'impact. Enfin, par des simulations informatiques, l'équipe a montré que les neurones situés à la surface de la peau et chargés de transmettre les informations tactiles au cerveau étaient capables de « déchiffrer » ces vibrations et donc de localiser le choc.

L'émergence de ce concept de « toucher via un outil » est très intéressante, car elle laisse entrevoir la possibilité de reproduire cette capacité via des prothèses adaptées. Outre une telle application, ces résultats peuvent aussi avoir des retombées dans le domaine de la « téléchirurgie », technologie via laquelle un chirurgien opère un patient à distance à l'aide d'outils dédiés. Ici également, un retour tactile de l'instrument pourrait s'avérer utile pour améliorer le geste chirurgical.

Source : Communiqué de presse Inserm ; Miller LE et al. Sensing with tools extends somatosensory processing beyond the body. Nature 2018 : 561 ; 239-42.