Le cerveau peut-il identifier des membres artificiels comme s’il s’agissait de vrais? De nouvelles études révèlent que oui

Malgré le développement de technologies de pointe dans le domaine des prothèses, les membres artificiels ne permettent pas encore de reproduire toutes les fonctionnalités des membres biologiques. Pour tenter d’apporter une solution à ce problème, des scientifiques et des ingénieurs ont axé leurs travaux sur l’amélioration de la technologie des dispositifs portables en recourant à la robotique et à l’intelligence artificielle. C’est à ce stade qu’intervient la notion d’incarnation (embodiment), qui permettrait qu’un objet externe soit contrôlé par le cerveau comme le sont les parties du corps réel. Cette notion est cruciale pour parvenir à mieux intégrer des parties artificielles au corps humain.

Des chercheurs, partiellement soutenus par le projet EmbodiedTech financé par l’UE, ont démontré que les mains prothétiques sont représentées comme des mains réelles dans le cerveau. Leur étude pourrait servir de guide aux stratégies de rééducation destinées aux amputés et contribuer à la mise en place de futures technologies d’augmentation.

Ces découvertes ont été récemment publiées dans la revue «Brain». L’étude portait sur 32 personnes auxquelles il manquait une main, la moitié d’entre elles étant nées avec une seule main et l’autre ayant perdu ce membre suite à une amputation, ainsi que sur 24 autres personnes ayant leurs deux mains et servant de groupe témoin. Les participants se sont vu présenter des images de mains prothétiques, y compris des photos de leur propre prothèse, ainsi que des images de membres réels. Leurs réponses neuronales ont été évaluées par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, technique qui consiste à mesurer l’activité cérébrale en détectant des variations du flux sanguin.

Expliquant cette étude dans un communiqué de presse publié par l’University College London (UCL), le Dr Tamar Makin déclare: «Même si le recours à une prothèse présente de nombreux avantages pour les personnes n’ayant plus qu’une seule main, la plupart des gens dans cette situation préfèrent ne pas en utiliser une régulièrement; par conséquent, il serait très utile de comprendre comment faciliter l’usage de telles prothèses». Le Dr Makin, professeur agrégé à l’Institut de neuroscience cognitive de l’UCL, ajoute: «Si nous parvenions à convaincre le cerveau d’une personne que le membre artificiel est un membre réel, nous pourrions rendre les prothèses plus confortables et plus faciles à utiliser».

Les chercheurs ont constaté que, parmi les participants utilisant des prothèses, les réponses neuronales dans la zone du cerveau correspondant au cortex visuel qui permet aux gens de reconnaître les mains étaient plus fortes que celles observées dans le groupe témoin. Et cela était particulièrement marqué pour les participants n’ayant qu’une main qui utilisaient leur prothèse fréquemment dans la vie quotidienne. Comme l’expliquent les chercheurs dans la publication de la revue: «Nous avons montré que, plus une personne n’ayant qu’une seule main utilise un membre artificiel (prothèse) dans sa vie quotidienne, plus la réponse aux images de prothèses dans les zones de visualisation sélective de la main du cortex occipito-temporal latéral est forte». Et cette partie du cerveau réagissait également aux images de prothèses qui étaient fonctionnelles, mais n’avaient pas l’apparence d’une main, comme les prothèses de type crochet.

Les chercheurs ont également analysé les connexions neuronales entre les deux zones distinctes du cerveau qui permettent aux gens de reconnaître les mains et de les contrôler. Ils ont constaté que les connexions étaient meilleures entre ces deux zones du cerveau chez les gens qui utilisaient régulièrement leur prothèse. Ce qui signifie que leur cerveau s’était reprogrammé.

Citée dans le communiqué de presse de l’UCL, la coauteure de la publication, Fiona M. Z. van den Heiligenberg, déclare: «Nos découvertes laissent supposer que le facteur déterminant pour que le cerveau réagisse de la même manière devant une main prothétique et que devant une main réelle est l’utilisation d’une prothèse. Comme beaucoup des participants à l’étude avaient perdu leur main à l’âge adulte, nous avons démontré que nos cerveaux sont capables de s’adapter à tout âge, ce qui va à l’encontre des théories les plus communes selon lesquelles la plasticité du cerveau dépend de l’apprentissage précoce».

Le projet EmbodiedTech (Can humans embody augmentative robotics technology?) en cours analyse les conditions nécessaires à l’incarnation de dispositifs technologiques en utilisant comme modèles les membres prothétiques.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
projet EmbodiedTech