EPFL: un exosquelette de la main contrôlé par la pensée

Des chercheurs de l’EPFL ont développé un exosquelette de la main léger, portable et contrôlable ...
EPFL: un exosquelette de la main contrôlé par la pensée

EPFL: un exosquelette de la main contrôlé par la pensée

Photo: EPFL

Des chercheurs de l’EPFL ont développé un exosquelette de la main léger, portable et contrôlable par les ondes cérébrales. Il améliore la performance de l’interface cerveau-machine et pourrait rendre à certains handicapés moteur la capacité de saisir des objets.

S’attachant à l’aide de bandes velcro au niveau des articulations, l’exosquelette se pose en quelques minutes sur la main d’un patient. Des câbles en métal servent de tendons sur le dessus de chaque doigt, sans obstruer la paume.

Des moteurs installés dans un boîtier fixé sur la poitrine servent à tirer ou pousser chaque câble, suivant que l’on veuille tendre le doigt ou le plier, a indiqué lundi l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.

L’exosquelette a également été conçu pour être adaptable, puisqu’on peut choisir l’interface de contrôle en fonction des capacités résiduelles du patient. Il s'agit par exemple de la détection des mouvements de l’œil chez une personne fortement paralysée, ou encore de l’interface vocale d’un smartphone, de l’activité musculaire résiduelle du membre endommagé, voire de la détection d’ondes cérébrales à l’aide d’un casque.

Ondes cérébrales

En effet, les scientifiques ont décidé de munir les utilisateurs d’un casque d'électroencéphalographie (EEG) afin de mesurer les signaux du cerveau lors du maniement de l’appareil. Ils ont découvert que les mouvements imposés par l’exosquelette sur la main génèrent des ondes cérébrales caractéristiques du mouvement d’un membre normal.

Les chercheurs ont par contre été surpris de constater que, si les mouvements dictés par l’exosquelette sont combinés avec l’utilisation d’une interface cerveau-machine pilotée par l’utilisateur, des signaux très particuliers sont générés.

La zone du cerveau impliquée dans le contrôle des mouvements du corps s’appelle le cortex moteur, et elle est divisée entre un côté droit et un côté gauche. Le cortex moteur droit est principalement sollicité lors de la mobilisation de la main gauche, et vice versa. Ce contrôle dénommé controlatéral (c’est-à-dire de côté opposé) est une propriété du système nerveux.

Améliorer le contrôle

Comme prévu, les scientifiques ont pu observer une activité cérébrale controlatérale chez les personnes qui subissaient passivement les mouvements de l’exosquelette. Par contre, chez les sujets invités à contrôler l’exosquelette à l’aide des ondes cérébrales, des signaux sont aussi apparus du même côté que la main sollicitée.

En d’autres termes, lorsque les personnes pensaient à faire bouger l’exosquelette, la partie du cerveau normalement dédiée au contrôle de l’autre main se trouvait aussi activée. D’après les chercheurs, cette activité cérébrale générée par l’association entre contrôle volontaire et retour d’information cohérent de l’appareil pourrait être exploitée afin d’améliorer le contrôle d’exosquelettes par ondes cérébrales.

'Cette amélioration est probablement due à la richesse du feedback sensoriel offert par notre exosquelette', explique José Millán, directeur de la chaire de la fondation Defitech sur les interfaces cerveau-ordinateur, cité dans le communiqué.

Aide pratique au quotidien

'Cela permet un plus grand engagement de la part de l’utilisateur. Le feedback, ou retour d’information, résulte de la perception par l’utilisateur de la position et du mouvement de sa propre main, et cette proprioception est essentielle', souligne le spécialiste.

L'exosquelette de la main a jusqu'à présent été testé sur des patients handicapés à la suite d'accidents vasculaires cérébraux ou de lésions de la moelle épinière. Les prochains efforts se concentreront sur l’amélioration du système pour assister les tâches quotidiennes à la maison, ou encore comme outil de rééducation.

Luca Randazzo, qui développe l’appareil sur le Campus Biotech à Genève ajoute qu’à l’avenir, 'en combinant des appareils portables avec des interfaces homme-machines performantes, ce type de système pourrait offrir une aide pratique et salutaire au quotidien'. Ces travaux sont publiés dans la revue IEEE Robotics and Automation Letters.

/ATS
 

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