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PROTHESENotre cerveau est-il prêt à « adopter » un sixième doigt artificiel ?

Robotique : Notre cerveau est-il prêt à « adopter » un sixième doigt artificiel ?

PROTHESEDécouvrez, chaque jour, une analyse de notre partenaire The Conversation. Ce lundi, un chercheur explique ses recherches en matière de « membres surnuméraires »
The Conversation
Ceci n'est pas un deepfake, mais bien une main avec un sixième doigt… robotique
Ceci n'est pas un deepfake, mais bien une main avec un sixième doigt… robotique - Yoichi Miyawaki Laboratory / The Conversation
20 Minutes avec The Conversation

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L'essentiel

  • Un « sixième doigt artificiel » robotique a été codéveloppé par le laboratoire d’informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier et l’université d’électro-communication de Tokyo (Japon), selon notre partenaire The Conversation.
  • Cette expérimentation vise à étudier comment notre corps réagit face à de nouveaux membres (ce qui est nécessaire quand on pose une prothèse, par exemple).
  • Cette analyse a été menée par Ganesh Gowrishankar, chercheur au laboratoire d’informatique, de robotique et de microélectronique de l’Université de Montpellier.

Avez-vous repéré ce qui distingue cette main de celles que vous voyez habituellement ? Comptez donc le nombre de doigts… La main porte un « sixième doigt artificiel » robotique que nous avons développé avec notre collaborateur, le professeur Yoichi Miyawaki de l’Université d’électro-communication de Tokyo, au Japon.



Les utilisateurs peuvent contrôler ce sixième doigt indépendamment de leurs autres doigts. En effet, nous pouvons isoler, avec un algorithme, la partie de l’activité musculaire de l’avant-bras qui ne contribue pas aux mouvements de nos doigts habituels, et utiliser ce signal pour contrôler le doigt robotique.

Il est de plus équipé d’un capteur « haptique » (qui désigne le sens du toucher) : celui-ci sent ce que sentirait un doigt et calcule un « retour haptique », c’est-à-dire de légères déformations qui sont appliquées sur la paume de la main et génèrent des sensations tactiles.

L’utilisateur peut manipuler ce membre surnuméraire avec un minimum d’apprentissage – après moins d’une heure d’utilisation pour de nombreuses personnes. Pratique pour jouer du piano ! Nous étudions ainsi comment notre corps réagit face à de nouveaux membres – c’est aussi ce qui est nécessaire quand celui-ci doit accepter une prothèse par exemple.

​Quand la représentation du corps change

Grâce à des expériences comportementales et d’imagerie cérébrale, nos travaux s’intéressent à la façon dont le cerveau de l’utilisateur « adopte » le sixième doigt. Les changements dans la perception corporelle des utilisateurs arrivent très rapidement.

Plus précisément, nous avons demandé aux utilisateurs de toucher une ligne cible avec leur propre petit doigt (sans voir leurs doigts), et cette expérience a montré que les utilisateurs deviennent en fait incertains quant à l’emplacement de leur propre petit doigt dans l’espace.

Nous poursuivons actuellement ces études afin d’observer directement les modifications potentielles de l’activité cérébrale des utilisateurs utilisant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, liée à la représentation de leur sixième doigt robotique. Par exemple, on peut chercher à déterminer quelles zones du cerveau s’« activent » lorsque l’utilisateur bouge le doigt.


Schéma du prototype de « sixième doigt artificiel » robotique
Schéma du prototype de « sixième doigt artificiel » robotique - Ganesh Gowrishankar / www.lirmm.fr / CNRS

En neurosciences, l’« embodiment » d’un membre fait référence à la capacité du cerveau humain à « accepter » ce membre étranger et à croire que celui-ci fait partie de son corps – on parle en français d’« incarnation ». Un autre exemple frappant est celui de l’« illusion de la main en caoutchouc », où un utilisateur craint que l’on ne lui tape sur la main alors que son « vrai » bras est ailleurs.

​Le cerveau humain peut adopter des membres étrangers

Cet exemple et d’autres études scientifiques réalisées au cours des dernières décennies, y compris les nôtres, ont montré qu’il est en fait assez facile de tromper notre cerveau en lui faisant croire que d’autres membres artificiels font partie de notre corps : celui-ci est très adaptable et flexible, dans ce qu’il définit et accepte comme étant notre corps.

Cette flexibilité est bien utile, car le corps humain change à mesure que nous grandissons et vieillissons. Les changements physiques peuvent également être causés par des accidents ou des paralysies, auxquels nous sommes potentiellement capables de nous adapter.

Cette notion d’« incarnation » est aussi ce qui nous permet d’accepter des prothèses pour remplacer ou compléter des fonctions perdues.

​Des limites à l’acceptation d’un nouveau membre ?

Avec nos études sur les membres surnuméraires comme le sixième doigt, nous nous intéressons aux limites de cette acceptation. Est-il possible d’ajouter de nouveaux membres à notre corps inné ? Et pouvons-nous encore sentir les membres ajoutés comme faisant partie de notre corps ?

Plusieurs études antérieures ont tenté de répondre à cette question en attachant des membres artificiels supplémentaires, par exemple des doigts robotiques, des bras et une queue virtuelle à des humains.

Cependant, toutes ces tentatives se sont appuyées sur le « remplacement d’un membre » où le membre ajouté est actionné par les mouvements d’un membre existant et tout retour haptique sur le membre ajouté est fourni au membre existant – remplaçant en fait ce membre existant par un nouveau membre artificiel.


NOTRE DOSSIER « ROBOTIQUE »

Dans notre étude, nous cherchons à savoir si notre cerveau peut accepter un membre supplémentaire vraiment indépendant, qui peut être déplacé indépendamment de tout autre membre, et à partir duquel nous pouvons obtenir des retours haptiques, indépendants de tout autre membre. Il semblerait que oui.

Ainsi, du point de vue applicatif, nos résultats, à savoir que des membres supplémentaires peuvent être acceptés par notre cerveau, sont encourageants pour le développement futur de membres artificiels portables.



Cet article est réalisé par The Conversation et hébergé par 20 Minutes.

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