Africa-Press – Congo Brazzaville. Le Docteur Octopus fait des émules ! Avant de devenir le célèbre ennemi de Spider-Man, Otto Octavius n’était qu’un expert en physique nucléaire, qui s’était fabriqué un harnais thoracique avec quatre tentacules métalliques pour manipuler à distance des substances radioactives. Un peu comme celui que des chercheurs de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse viennent de concevoir dans leur laboratoire, présenté le 13 décembre 2023 dans la revue Science Robotics.
Cette prothèse fonctionne comme un troisième bras, indépendant des autres membres et contrôlé uniquement par les mouvements de l’abdomen. L’utilisateur peut ainsi l’actionner en bougeant son diaphragme (le muscle qui gère notre respiration), tout en faisant d’autres activités avec ces deux autres bras. Pour le moment, ce troisième bras est beaucoup plus simple que les tentacules du chercheur fou de Marvel, mais montre qu’il serait possible d’ajouter des membres, et donc des fonctionnalités supplémentaires, au corps humain.
Le contrôle de ce troisième bras ne perturbe pas le mouvement des autres membres
Ce bras robotique a été conçu dans le cadre du projet “Troisième bras” (Third-Arm Project), du Pôle de recherche en robotique de la Suisse, dont le but est précisément de créer des prothèses qui puissent être utilisées comme des bras supplémentaires. Le directeur de ce programme est aussi le directeur de l’étude en question, le neuroingénieur Silvestro Micera.
Avec son équipe à l’Institut Neuro-X de l’EPFL, il a d’abord testé si le cerveau humain était capable de gérer un troisième membre sans que cela perturbe son contrôle des deux autresbras ni d’autres fonctions telles que la parole ou la vue. Pour cela, ils ont créé un environnement virtuel où l’utilisateur avait un troisième bras qui lui sortait du ventre (et que l’utilisateur pouvait voir grâce à un casque de réalité virtuelle). Il était aussi équipé d’une ceinture qui mesurait les mouvements de son diaphragme, et qui lui permettait de contrôler son troisième bras.
La main de ce bras virtuel avait six doigts, était parfaitement symétrique “pour éviter un biais en faveur de la main gauche ou droite”, explique dans un communiqué Giulia Dominijanni, doctorante à l’institut Neuro-X. En bougeant son diaphragme, l’utilisateur devait mouvoir cette main à six doigts pour atteindre des cibles virtuelles, alors que les autres bras étaient occupés à atteindre leurs propres cibles.
Tâche qui a été réussie facilement par les 61 participants de l’étude, même lorsqu’ils ne recevaient aucun entrainement (avec 74 % de réussite). “Le contrôle du troisième bras avec le diaphragme est très intuitif, ajoute Giulia Dominijanni. Les utilisateurs apprennent très rapidement à contrôler le membre supplémentaire. De plus, notre stratégie de contrôle est en soi indépendante des membres biologiques. Nous montrons que le contrôle du diaphragme n’affecte pas la capacité de l’utilisateur à parler de manière cohérente.”
“Acquérir de nouvelles fonctions motrices”
Rassurés par ces résultats, les chercheurs ont ensuite conçu un harnais thoracique avec un (très simple) troisième bras. Ce nouveau membre consistait d’une baguette qui se déployait en avant lorsque l’utilisateur l’activait avec son diaphragme (quand l’utilisateur contracte le diaphragme, la baguette se déploie), le but étant d’atteindre des cibles sur une table. Ce que les utilisateurs parvenaient à faire sans problème.
“Nos travaux ouvrent des possibilités nouvelles et passionnantes en montrant que l’on peut vraiment contrôler des bras supplémentaires, et qu’on peut le faire tout en contrôlant simultanément nos deux bras naturels”, s’enthousiasme Silvestro Micera. Car, ne l’oublions pas, le but n’est pas de remplacer un bras amputé ou paralysé, mais d’ajouter de nouvelles fonctions au corps humain en apprenant au cerveau à utiliser de nouveaux membres: “Nous avons montré qu’ils [nos cerveaux] peuvent s’adapter en coordonnant de nouveaux membres en même temps que nos membres biologiques. Il s’agit d’acquérir de nouvelles fonctions motrices, des améliorations qui vont au-delà des fonctions existantes d’un utilisateur lambda, qu’il s’agisse d’une personne valide ou souffrant d’un handicap, martèle le neuroingénieur Solaiman Shokur, co-directeur de l’étude. Du point de vue du système nerveux, il y a un continuum de la rééducation à l’augmentation.”
Le but maintenant est de développer des prothèses plus complexes, qui permettent d’effectuer de vraies tâches, ce qui impliquerait davantage de niveaux de contrôle. Pour le moment, le mouvement du diaphragme ne permet que deux signaux: sa contraction déploie le troisième bras en avant et sa détente le ramène en arrière, avec en plus en petit pivotement de la base du bras.
Pour pouvoir, par exemple, activer une potentielle pince pour attraper des objets, il faudrait un deuxième signal. Les chercheurs voudraient utiliser pour cela des muscles que nous n’utilisons plus, comme ceux derrière l’oreille qui auraient permis, jadis, à nos lointains ancêtres de diriger leurs oreilles vers un son spécifique (comme le font encore les chiens et beaucoup d’autres mammifères).
Nous les humains avons encore ces muscles, et avec un peu d’entrainement, nous pouvons les activer. Selon les auteurs de l’étude, certains participants ont été équipés de capteurs sur ces muscles, avec lesquels ils ont réussi à contrôler le déplacement du pointeur d’une souris d’ordinateur. Ce qui pourrait ajouter un deuxième niveau de contrôle pour ce troisième bras… l’approchant un peu plus des tentacules du célèbre Docteur Octopus.
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