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How natural hand usage shapes behavior and intrinsic and task-evoked brain activity.

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Faire progresser l’utilisation des prothèses non anthropomorphes

Des chercheurs étudient la manière dont l’utilisation naturelle de la main façonne le comportement et certaines activités cérébrales, et ce que cela pourrait impliquer pour les prothèses des membres supérieurs.

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Nos mains sont vraiment fascinantes. Leur incroyable dextérité nous permet de manipuler des objets et de modifier notre environnement. Elles jouent également un rôle fondamental dans les interactions sociales. Mais au-delà de ces rôles extrinsèques, de nouvelles recherches menées dans le cadre du projet HANDmade financé par l’UE suggèrent que nos mains façonnent également l’activité cérébrale intrinsèque et induite par la tâche. «Ce projet entend démontrer que le cerveau intrinsèque représente et maintient un modèle interne du corps, y compris des mouvements courants qu’effectue la main», explique Viviana Betti, professeure agrégée de psychobiologie et de psychologie physiologique à l’université Sapienza de Rome et chercheuse principale du projet.

Comment le cerveau garde la main en mémoire

S’appuyant sur des études de neuro-imagerie, le projet, qui a reçu le soutien du Conseil européen de la recherche (CER), a testé l’idée selon laquelle l’activité intrinsèque du cerveau (c’est-à-dire au repos, sans tâches cognitives, motrices ni sensorielles) conserve un modèle interne de la main et de son utilisation. Ainsi, dans le cade d’une expérience, les chercheurs ont démontré que les participants affichant différents niveaux de performance lors d’un test de dextérité manuelle présentent des schémas opposés de connectivité cérébrale fonctionnelle lorsqu’ils passent du repos à une tâche motrice. «Cela révèle comment les compétences motrices à long terme et la dextérité manuelle influencent la façon dont le système moteur réagit pendant le mouvement», explique Viviana Betti. Ces résultats nous permettent de mieux appréhender la manière dont la connectivité intrinsèque conserve un comportement pertinent et développe des biomarqueurs neuronaux du comportement pathologique. Ils ouvrent également la voie à l’utilisation de prothèses non anthropomorphes pour interagir avec le milieu environnant.

Les amputés des membres supérieurs bénéficient d’un outil virtuel qui reproduit la fonction de la main

Dans la deuxième phase du projet, les chercheurs ont cherché à savoir si notre comportement pourrait être modifié en réponse à des manipulations du corps, et les implications que cela pourrait avoir pour les amputés des membres supérieurs. Les chercheurs ont développé une nouvelle plateforme de réalité virtuelle innovante qui repose sur les signaux électromyographiques pour classer l’activité musculaire. La plateforme a été utilisée dans le cadre d’une étude où des amputés des membres supérieurs et des participants témoins ont suivi un entraînement moteur pendant quatre semaines en utilisant soit une main virtuelle, soit un outil bionique virtuel. Les résultats de cette étude n’ont pas encore été publiés, mais des chercheurs ont récemment constaté que l’utilisation d’un outil virtuel directement greffé sur le bras du participant offrait des performances motrices supérieures à celles de la main virtuelle. «En d’autres termes, l’expérience physique peut être encore plus convaincante pour des effecteurs qui sont visuellement très différents de la main, à condition que le dispositif reflète la fonction de la main», remarque Viviana Betti.

De nouveaux développements dans les technologies portables et les prothèses avancées

Selon Viviana Betti, le projet HANDmade a ouvert la voie à de nouveaux développements dans le domaine de la technologie portable, notamment des prothèses avancées. «Notre recherche démontre que les solutions actuelles de prothèses, qui veulent refléter l’aspect visuel du membre perdu, ne sont pas toujours utiles aux patients sur le plan fonctionnel», ajoute-t-elle. En ce sens, le projet HANDmade constitue le début d’un changement de paradigme, un changement qui verra finalement le remplacement des mains prothétiques traditionnelles par des effecteurs robotiques non anthropomorphes. Afin de poursuivre cette transition, les chercheurs du projet s’intéressent désormais aux mécanismes complexes de la plasticité cérébrale, notamment en ce qui concerne les profondes modifications de l’interaction corps-environnement observées dans les membres surnuméraires, les neuroprothèses et diverses affections neurologiques. «En exploitant les connaissances acquises dans le cadre de ce projet, nous souhaitons améliorer notre compréhension de la réorganisation neuronale et faire progresser l’utilisation d’interventions et de thérapies transformatrices dans le domaine de la neuroréhabilitation et des technologies d’assistance», conclut Viviana Betti.

Mots‑clés

HANDmade, prothèses, activité cérébrale, amputés des membres supérieurs, prothétique, motricité, technologie portable

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