Réalité virtuelle et stimulation neuronale pour aider les amputés à accepter leurs prothèses

Des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont utilisé la réalité virtuelle et les sensations tactiles artificielles pour aider deux personnes amputées de la main. Cette avancée devrait permettre aux personnes amputées d’apprivoiser leur prothèse et de la considérer comme un membre à part entière de leur corps.

Grâce à une approche révolutionnaire qui combine la réalité virtuelle et les sensations tactiles artificielles, deux personnes amputées ressentent leur main prosthétique comme appartenant à leur propre corps. De plus, les scientifiques montrent que le membre fantôme croît et devient aussi grand que la prothèse.

Le célèbre adage « voir c’est croire » ne suffit pas aux personnes amputées pour les aider à utiliser leur membre prosthétique. Nombre d’entre elles renoncent à une utilisation prolongée de leur membre prosthétique parce que leur membre manquant n’est pas adapté à leur prothèse. En d’autres termes, leur propre perception du membre manquant, ou la représentation mentale de celui-ci, ne correspond pas à ce qu’ils voient de la prothèse.

Le problème sous-jacent est double. Les personnes amputées continuent à sentir leur membre manquant, même s’il est physiquement absent, et ce membre fantôme est perçu comme beaucoup plus petit que le membre perdu. D’autre part, les membres prosthétiques disponibles commercialement n’offrent pas encore de retour sensoriel autre que ce que le patient voit, ce qui signifie que le patient ne dispose pas de sens du toucher à partir du membre prosthétique, et doit constamment veiller à une utilisation correcte.

Tromper le cerveau pour intégrer le membre prosthétique 

Dans une collaboration scientifique conduite par l’EPFL (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne), des scientifiques viennent de montrer que les personnes amputées peuvent être réellement convaincues que la main prosthétique appartient à leur propre corps. Ils le font en allant au-delà du « voir c’est croire », sur la base d’une recherche établie sur la manière dont le cerveau identifie ce qui appartient à son propre corps. Au lieu d’utiliser le sens de la vision seulement, ils utilisent la combinaison astucieuse de deux sens: la vue et le toucher. Leurs résultats sont publiés dans le Journal of Neurology, Neusurgery & Psychiatry.

«Le cerveau utilise régulièrement ses sens pour évaluer ce qui appartient au corps et ce qui est extérieur au corps. Nous avons montré exactement comment la vision et le toucher peuvent être combinés pour tromper le cerveau de la personne amputée afin qu'il sente ce qu'il voit, ce qui induit une appropriation de la main prosthétique, avec l'effet additionnel que le membre fantôme croît dans la prothèse », explique Giulio Rognini, du Laboratoire de neuroprosthétique cognitive dirigé par Olaf Blanke, en collaboration avec Silvestro Micera de l'EPFL et de la Scuola Superiore Sant'Anna en Italie. «L’appareil est portatif et pourrait un jour être transformé en une thérapie destinée à aider les patients à investir leur membre prosthétique de manière permanente ».

Chez deux personnes amputées de la main, les scientifiques ont pratiqué des sensations tactiles artificielles au bout de l’index du membre amputé, tout en stimulant le nerf du patient dans son moignon. Simultanément, le patient portait des lunettes de réalité virtuelle qui montraient l’index du membre prosthétique s’allumant de manière synchronisée avec les sensations de toucher administrées. Cette combinaison de réalité virtuelle et de sensations tactiles artificielles projette à un autre niveau l’illusion dite « de la main de caoutchouc ».

Les deux patients ont rapporté l’impression que la main prosthétique faisait partie de leur propre corps. De plus, lorsqu’on leur a demandé d’évaluer la position de leurs mains, les deux patients ont eu l’impression que leur membre fantôme s’était étendu dans le membre prosthétique. Avant l’expérience, ils ont expliqué que la main fantôme était petite et directement connectée au moignon, comme si le membre fantôme n’avait pas d’avant-bras, un changement de taille connu sous le nom de « telescoping » en jargon scientifique. En fait, leur membre fantôme s’est étendu durant l’expérience, et il est demeuré tel jusqu’à 10 minutes après.

L'expérience exige simplement que le patient observe passivement deux sensations sur le bout du doigt s’exerçant de manière synchrone : le signal lumineux et le toucher artificiel. L'appropriation et l'extension du membre fantôme en résultent. C'est la première fois que les principes d'intégration multisensorielle, en particulier la manière dont le cerveau intègre l'information corporelle multisensorielle pour créer l'expérience cohérente et fascinante d' « avoir » un corps, ont été ajustés pour provoquer l'appropriation de la main prosthétique et la réduction du telescoping.

Bâtir sur les résultats d’une collaboration européenne

L’étude se fonde sur une recherche qui a ouvert de nouvelles perspectives en prosthétique. En 2014, dans le cadre d’une collaboration européenne conduite par l’EPFL, les scientifiques ont surmonté un obstacle majeur en donnant à une personne amputée la capacité de sentir – en temps réel – avec l’aide de sa main prosthétique. L’information de toucher en provenance de capteurs au bout des doigts de la prothèse était directement traitée et relayée dans le système nerveux via des électrodes reliées chirurgicalement aux principaux nerfs du moignon. Le potentiel de cette technologie est toujours en cours d’évaluation. Deux ans plus tard, en 2016, les scientifiques ont montré que la technologie prosthétique améliorée pouvait même aider cette personne amputée à détecter des différences de texture.

Multisensory bionic limb to achieve prosthesis embodiment and reduce distorted phantom limb perceptions

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