25/02/2012 - En reliant l'homme à la machine

Menéame

Mains artificielles qui peuvent déplacer les doigts, prothèses qui transforment un amputé en un athlète d’élite et même des systèmes qui permettent à une personne paraplégique de déplacer le curseur d’un ordinateur.

Mais il reste encore à l’humanité un bon chemin à parcourir pour construire des membres artificiels qui fonctionnent réellement comme les originaux, c’est-à-dire des prothèses biocompatibles.

L’idée est de connecter la machine à l’homme, ou ce qui est le même, au nerf avec l’électrode, afin que la prothèse réponde aux ordres de la même manière que les membres sains.


Matériaux biocompatibles

Il existe plusieurs centres spécialisés dans le monde travaillant dans cette direction. L’un d’eux est le Laboratoire Sandia, l’un des meilleurs centres de recherche et de développement du département de l’énergie des États-Unis. Son plus grand défi pour connecter les nerfs humains à une machine est de faire en sorte que les électrodes ne nuisent pas au tissu organique.

Et le chimiste Shawn Dirk et l’ingénieur en robotique Steve Buerger essaient de fabriquer des transitions biologiquement compatibles qui permettent de mettre en contact de petits groupes de fibres nerveuses avec les électrodes qui actionneraient ensuite les prothèses.

Interconnections

Les chercheurs s’efforcent de développer des liaisons permettant la croissance des fibres nerveuses. Pour ce faire, ils essaient d’utiliser divers types de biomatériaux et de nerfs périphériques, en vue de permettre la fabrication d’un implant avec des trous microscopiques à travers lequel les fibres nerveuses pénètrent.

Ces matériaux doivent également être des conducteurs afin que l’impulsion électrique générée par le nerf puisse couler vers le circuit.

"Si nous parvenons à donner avec le matériel avec les bonnes propriétés, nous pourrions créer une interconnexion saine et durable, qui permettrait aux amputés de contrôler les membres robotiques en utilisant leurs propres nerfs pendant des années, ou même des décennies, sans répéter de chirurgies," a déclaré récemment Buerger dans un communiqué de la société.


Essais

Si nous parvenons à obtenir le matériel avec les bonnes propriétés, nous pourrions créer une interconnexion saine et durable, qui permettrait aux amputés de contrôler les membres robotiques en utilisant leurs propres nerfs pendant des années, voire des décennies, sans répéter des chirurgies.

Les chercheurs étudient actuellement la possibilité d’utiliser des matériaux souples et des conducteurs d’électricité, tels que des métaux évaporés ou des nanotubes de carbone. Certains de ces matériaux ont été testés chez des rats, ce qui a donné de bons résultats dans certains cas, mais il reste encore à améliorer la porosité des matériaux.

Mais heureusement pour la recherche, il semble que le gouvernement américain soit intéressé à investir dans ce type de projets, étant donné que près de deux millions d’Américains vivent sans aucun de leurs membres.

Le gouvernement a également intérêt à offrir des alternatives aux 1 600 militaires américains qui, selon le service de recherche du Congrès des États-Unis, ont vu l’un de leurs membres amputés, dont 1 400 en Afghanistan.

Premières étapes

Les enquêtes en sont à leur première phase. "Pour l’instant, nous disposons déjà d’implants communs en acier biocompatible, par exemple pour remplacer la hanche, ou les prothèses intelligentes qui commencent à se développer."

"Nous travaillons déjà sur les interfaces cerveau-ordinateur. Ces systèmes utilisent les signaux électriques émis par le cortex cérébral et nous les utilisons pour décoder l’intention d’une personne." Mais selon Bonell, malgré les progrès réalisés, nous sommes encore loin de fabriquer des implants biocompatibles comme ceux que vous essayez de développer à Sandia Labs.

Le défi, souligne-t-il, n’est pas seulement de trouver le moyen de relier le nerf à l’électrode sans que le nerfe soit endommagé, mais d’interpréter les ordres émis par le cerveau à travers les nerfs pour que le membre prothétique effectue le mouvement indiqué. Cette difficulté est encore plus grande étant donné que notre système nerveux utilise des informations "rédondantes," explique Bonell.

"Quand nous marchons, notre système nerveux utilise des informations provenant de tous les capteurs de nos jambes pour corriger le mouvement et ne pas tomber, et cette information est souvent dupliquée. Nous sommes dans les premiers progrès sur des systèmes très complexes," a-t-il expliqué.
 

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