Un bras robotique nommé d'après Luke Skywalker permet à un amputé de toucher et de ressentir à nouveau: `` Cela m'a presque mis aux larmes ''

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Un bras robotique nommé d'après Luke Skywalker permet à un amputé de toucher et de ressentir à nouveau: `` Cela m'a presque mis aux larmes ''

Par Good News Network - 24 juil.2019
Photo par Dan Hixson / University of Utah College of Engineering

Grâce à une nouvelle réalisation technologique révolutionnaire, l'amputé Keven Walgamott a eu un bon `` sentiment '' d'utiliser son nouveau bras robotique pour ramasser un œuf sans l'écraser.

Ce qui semble simple pour presque tout le monde peut être plus une tâche herculéenne pour Walgamott, qui a perdu sa main gauche et une partie de son bras dans un accident électrique il y a 17 ans. Quand il a ramassé l'œuf, cependant, il testait le prototype d'un bras prothétique de haute technologie avec des doigts qui peuvent non seulement bouger, mais aussi bouger avec ses pensées - et grâce à une équipe d'ingénierie biomédicale à l'Université de l'Utah , il a «senti» l'œuf suffisamment bien pour que son cerveau puisse dire à la main prothétique de ne pas serrer trop fort.

En effet, l'équipe, dirigée par le professeur agrégé de génie biomédical de l'Université de l'Utah, Gregory Clark, a développé un moyen pour le `` bras LUKE '' (ainsi nommé d'après la main robotique que Luke Skywalker a reçue en Star Wars: L'Empire contre-attaque) pour imiter la façon dont une main humaine ressent des objets en envoyant les signaux appropriés au cerveau.

Leurs résultats ont été publiés dans un nouvel article co-écrit par le doctorant en génie biomédical U Jacob George et d'autres collègues dans la dernière édition de la revue Science Robotics.

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«Nous avons changé la façon dont nous envoyons ces informations au cerveau afin qu'elles correspondent au corps humain. Et en faisant correspondre le corps humain, nous avons pu constater de meilleurs avantages », explique George. «Nous émettons des signaux plus réalistes sur le plan biologique.»

Cela signifie qu'un amputé portant le bras prothétique peut sentir le toucher de quelque chose de doux ou dur, comprendre avec précision comment le ramasser et effectuer des tâches délicates qui seraient autrement impossibles avec une prothèse standard avec des crochets métalliques ou des griffes pour les mains.

«Cela m'a presque mis aux larmes», dit Walgamott à propos de l'utilisation du bras LUKE pour la première fois lors d'essais cliniques en 2017. «C'était vraiment incroyable. Je n'ai jamais pensé que je serais capable de me sentir à nouveau dans cette main.

Keven Walgamott et le bras luke - Image de University of Utah Center for Neural Interfaces

Walgamott, un agent immobilier de West Valley City, Utah, et l'un des sept sujets de test à l'Université de l'Utah, a été en mesure de cueillir des raisins sans les écraser, de ramasser un œuf sans le casser et de tenir la main de sa femme avec une sensation dans les doigts semblable à celui d'une personne valide.

«L'une des premières choses qu'il a voulu faire a été de mettre sa bague de mariage. C'est difficile à faire d'une seule main », explique Clark. «C'était très émouvant.

La façon dont ces choses sont accomplies passe par une série complexe de calculs mathématiques et de modélisation.

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Le bras LUKE est en développement depuis une quinzaine d'années. Le bras lui-même est composé principalement de moteurs et de pièces métalliques avec une «peau» transparente en silicone sur la main. Il est alimenté par une batterie externe et câblé à un ordinateur.

Pendant ce temps, l'équipe de l'Université de l'Utah a développé un système qui permet au bras prothétique de puiser dans les nerfs du porteur, qui sont comme des fils biologiques qui envoient des signaux au bras pour se déplacer. Il le fait grâce à une invention de l'Utah Slanted Electrode Array. Le réseau est un faisceau de 100 micro-électrodes et fils qui sont implantés dans les nerfs de l'amputé dans l'avant-bras et connectés à un ordinateur à l'extérieur du corps. La matrice interprète les signaux des nerfs du bras qui restent, et l'ordinateur les convertit en signaux numériques qui indiquent au bras de bouger.

Mais cela fonctionne également dans l'autre sens. Pour effectuer des tâches telles que ramasser des objets, il faut plus que le cerveau qui dit à la main de bouger. La main prothétique doit également apprendre à «sentir» l'objet afin de savoir quelle pression exercer, car vous ne pouvez pas le comprendre simplement en le regardant.

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Tout d'abord, le bras prothétique a des capteurs dans la main qui envoient des signaux aux nerfs via le réseau pour imiter la sensation que la main ressent lors de la saisie de quelque chose. Mais tout aussi important est la façon dont ces signaux sont envoyés. Cela implique de comprendre comment votre cerveau gère les transitions d'informations lorsqu'il touche pour la première fois quelque chose. Lors du premier contact avec un objet, une explosion d'impulsions remonte les nerfs jusqu'au cerveau, puis diminue. Recréer cela a été un grand pas.

`` Fournir des sensations est un gros problème, mais la façon dont vous envoyez ces informations est également extrêmement importante, et si vous les rendez plus réalistes sur le plan biologique, le cerveau les comprendra mieux et les performances de cette sensation seront également meilleures '', explique Clark .

Pour y parvenir, l'équipe de Clark a utilisé des calculs mathématiques ainsi que des impulsions enregistrées du bras d'un primate pour créer un modèle approximatif de la façon dont les humains reçoivent ces différents modèles de signaux. Ce modèle a ensuite été implémenté dans le système LUKE Arm.

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En plus de créer un prototype du bras LUKE avec un sens du toucher, l'équipe globale développe déjà une version complètement portable et n'a pas besoin d'être câblée à un ordinateur extérieur au corps. Au lieu de cela, tout serait connecté sans fil, donnant au porteur une liberté totale.

Clark dit que l'Utah Slanted Electrode Array est également capable d'envoyer des signaux au cerveau pour plus que le simple toucher, comme la douleur et la température, bien que le papier traite principalement du toucher. Et bien que leur travail n'ait actuellement impliqué que des amputés qui ont perdu leurs extrémités sous le coude, où se trouvent les muscles pour déplacer la main, Clark dit que leurs recherches pourraient également s'appliquer à ceux qui ont perdu leurs bras au-dessus du coude.

Clark espère qu'en 2020 ou 2021, trois sujets testés pourront ramener le bras à la maison, en attendant l'approbation réglementaire fédérale.

Réimprimé de l'Université de l'Utah

(REGARDER le bras en action dans la vidéo ci-dessous)

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