Réadaptation robotique intelligente après un accident vasculaire cérébral
L’AVC est l’une des principales causes d’invalidité à long terme, la plupart des patients présentant des troubles de la marche. L’entraînement à la marche assistée par robot (RAGT pour «robotic-assisted gait training») constitue une approche prometteuse de la réadaptation utilisée pour aider les personnes à retrouver leurs capacités de marche. Le RAGT implique de recourir à des dispositifs robotiques spécialisés qui permettent aux utilisateurs de marcher avec une assistance électromécanique. Il offre une expérience d’entraînement plus contrôlée et plus intensive que la physiothérapie traditionnelle, en aidant les patients à retrouver leurs habitudes de marche, à améliorer leur équilibre et à développer leur force musculaire.
La réadaptation RAGT axée sur l’utilisateur
Jusqu’à présent, le RAGT s’est appuyé sur des paramètres de marche préprogrammés, sans tenir compte de la trajectoire de marche prévue par leurs utilisateurs. Par conséquent, ces derniers deviennent souvent des passagers passifs du dispositif, ce qui entrave leur potentiel de modifications neuroplastiques et de récupération. Lorsque les utilisateurs ne contribuent pas activement au processus de marche, ils limitent leur capacité d’apprentissage moteur et de réadaptation. De plus, si le dispositif effectue un pas qui entre en conflit avec la trajectoire prévue par le patient, il fournit un retour d’information négatif, ce qui entrave davantage l’apprentissage et la récupération de la motricité. Entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), le projet PRO GAIT entendait remédier à ces limitations actuelles du RAGT en développant un dispositif intelligent qui planifie chaque pas en impliquant l’utilisateur. «Notre objectif était de créer une approche réactive capable d’interpréter et de fournir la trajectoire de pas prévu par l’utilisateur, afin de libérer tout le potentiel du RAGT pour la restauration de la marche», explique Olive Lennon, coordinatrice du projet.
L’effet du RAGT sur l’activité cérébrale
La restauration de la marche après un AVC nécessite un travail de neuroplasticité cérébrale ainsi que la possibilité d’une pratique répétitive. Bien que les dispositifs de marche robotisés permettent une pratique répétée, leur potentiel neuroplastique associé à la récupération reste inconnu. Grâce au consortium PRO GAIT, nous pouvons mieux comprendre comment ces dispositifs de marche robotisés affectent l’activité cérébrale et musculaire pendant la marche. Les chercheurs ont découvert que le RAGT affecte le schéma de marche des personnes et entraîne des modifications de l’activité cérébrale dans les régions responsables du mouvement, de l’attention et de la vision. Il est intéressant de noter que l’activité cérébrale des patients ayant subi un AVC présentait des schémas différents de ceux des personnes en bonne santé pendant le RAGT. L’amélioration de la marche après un AVC grâce au dispositif de marche robotisé n’était pas directement liée à des schémas d’activité cérébrale spécifiques ou à la coordination entre le cerveau et les muscles. Ce constat laisse penser qu’il est nécessaire de disposer de robots plus réactifs, capables d’induire des changements dans le cerveau liés à la marche, afin d’améliorer les résultats de la réadaptation.
Boucler la boucle entre l’exosquelette et la personne
Le déploiement de biosignaux neuronaux durant l’entraînement à la marche robotisée n’est pas nouveau. Cependant, les données d’électroencéphalographie doivent encore être exploitées efficacement et en temps réel lors de la marche robotisée des patients ayant subi un AVC, afin de «boucler la boucle» entre la personne et le robot. PRO GAIT a utilisé avec succès un système de classification pré-entraîné pour interpréter les modulations corticales des signaux cérébraux afin d’initier correctement les mouvements à l’aide de l’exosquelette. Les chercheurs ont également fait progresser l’application des réseaux neuronaux pour prédire les trajectoires de pas en avant avec un degré raisonnable de précision. Pour l’avenir, PRO GAIT se concentre sur l’exploitation des connaissances approfondies générées au cours du projet, en particulier dans le domaine de la prédiction des trajectoires de mouvement. Cette capacité de prédiction dynamique offre un immense potentiel d’intégration immédiate dans les applications de RAGT. «Notre objectif est d’exploiter ces informations et de développer des systèmes d’intelligence artificielle (IA) de pointe capables de prévoir de manière fiable et en temps réel les trajectoires de marche», souligne Olive Lennon.
Mots‑clés
PRO GAIT, réadaptation, accident vasculaire cérébral, entraînement à la marche assistée par robot, RAGT, exosquelette, IA
