Malgré d’énormes progrès au cours des deux dernières décennies, le contrôle intentionnel des prothèses bioniques reste un défi et fait l’objet de recherches intensives. Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université de médecine de Vienne et de l'Imperial College de Londres ont développé une nouvelle méthode permettant de détecter avec précision les signaux nerveux restant après une amputation du bras et de les utiliser pour contrôler un bras artificiel. Les résultats de l'étude, publiés dans la revue Génie biomédical naturelpourrait constituer la base du développement de la prochaine génération de prothèses.
Dans le cadre du projet Natural BionicS financé par le Conseil européen de la recherche, de nouvelles microélectrodes (40 canaux) ont été implantées dans les muscles de trois participants à l'étude amputés du bras, qui avaient auparavant été reconnectés aux nerfs grâce à un processus connu sous le nom de réinnervation musculaire ciblée (TMR). Cette intervention chirurgicale redirige les voies nerveuses restantes après l'amputation vers les muscles encore présents, créant ainsi de nouvelles interfaces par lesquelles les signaux neuronaux peuvent être récupérés.
En combinant la réinnervation chirurgicale avec des microélectrodes implantables, les scientifiques du MedUni Vienne et de l’Imperial College de Londres ont réussi pour la première fois à mesurer directement l’activité des motoneurones individuels – les cellules nerveuses de la moelle épinière qui transmettent les commandes de mouvement aux muscles – et à relier leurs modèles de signaux à des intentions de mouvement spécifiques. Pour parvenir à ce résultat, les participants effectuaient mentalement divers mouvements avec leur bras fantôme.
Grâce à notre méthode, nous avons pu identifier avec précision les signaux nerveux qui sont à l'origine, par exemple, de l'étirement d'un doigt ou de la flexion du poignet. »
Oskar Aszmann, auteur de l'étude, chef du laboratoire clinique pour la reconstruction bionique des membres au service de chirurgie plastique, reconstructive et esthétique de MedUni Vienne
Fondation pour le développement d'implants sans fil
L'analyse des signaux nerveux hautement différenciés enregistrés a également montré que les intentions de mouvement complexes restent intactes dans le système nerveux même après l'amputation et peuvent être reconstruites mathématiquement. Cela signifie que ces informations pourront être utilisées à l’avenir pour le contrôle précis des prothèses bioniques. « Il s'agit d'une étape cruciale pour rendre le contrôle des membres bioniques plus naturel et intuitif », déclare Oskar Aszmann, soulignant la pertinence des résultats de l'étude.
À long terme, ces découvertes mèneront au développement d’un « bioscreen », un système qui visualise les schémas neuronaux complexes des mouvements humains et constitue ainsi la base de nouvelles générations de prothèses. Les recherches actuelles jettent ainsi les bases du développement d’implants sans fil capables de transmettre des signaux nerveux directement et en temps réel aux mains bioniques ou à d’autres systèmes d’assistance.
