Description du projet
Comment la robotique régénérative peut transformer la rééducation
Les lésions musculaires, qui ont un impact sur les fonctions essentielles telles que le mouvement et la respiration, représentent un défi de taille. La guérison dépend de l’interaction entre le système neuromusculaire et le système immunitaire. Si l’inflammation est essentielle au départ pour éliminer les débris, sa persistance peut entraver la récupération neuromusculaire. Le projet ROBOREACTOR, financé par le CER, s’attaque à ce problème en révolutionnant la robotique de rééducation. Contrairement aux robots traditionnels qui n’offrent qu’un soutien immédiat, ROBOREACTOR contrôle l’inflammation et le remodelage des muscles sur de longues périodes. Ce projet vise à mettre au point des robots capables de délivrer des stimuli électromécaniques aux muscles humains et aux neurones de la colonne vertébrale pendant des semaines. En intégrant le traitement des signaux biologiques et la modélisation, ROBOREACTOR vise à régénérer de nouveaux tissus neuromusculaires sains après des lésions neuromusculaires. Le projet démontrera cette technologie sur des muscles humains fabriqués in vitro et sur des patients ayant subi un accident vasculaire cérébral in vivo.
Objectif
Muscle damage impairs vital functions e.g. movement, respiration. Recovery depends on the long-term interaction between neuromuscular and immune systems. If exposed to regimens of electro-mechanical stimuli, damaged muscles can remodel new structural properties over days. Inflammation at the damage site is initially needed to clear debris but if prolonged, as in many neuromuscular disorders, it may hamper structural remodeling.
Rehabilitation robots such as exoskeletons and neurostimulators can deliver tunable stimuli to muscles. However, although they can compensate for lack of e.g. muscle strength (within seconds), they cannot control for how muscles remodel across days. ROBOREACTOR shifts the paradigm, to control muscle key inflammation and remodeling factors over large time scales, where the knowledge gap is.
1) I will develop robots that deliver electro-mechanical stimuli to fibres and innervating spinal neurons in humans across weeks. By combining biosignal processing and modeling, I will predict how robot-stimuli influence key inflammation and remodeling processes in vivo, with cell-scale resolution.
2) I will engineer human tissues in vitro and develop robots that can expose tissues to the same stimuli experienced by muscles during robotic training in vivo. This will enable modeling subcellular inflammation and remodeling factors, with detail not attained in humans.
3) I will fit subcellular models in vitro and embed them in multi-scale models built in vivo. This will create new model-based controllers to demonstrate how robots optimize for inflammation to enhance, otherwise hampered remodeling. With a focus on neural and muscular dependences in post-stroke subjects, I propose muscle remodeling as a proxy for neuromuscular repair, a new concept in neurorobotics.
This opens to chronic robotic bioreactors, for maintenance of skeletal, cardiac, tubular organs; revisiting fundamental principles of human-robot interaction with broad impact on health.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- ingénierie et technologiebiotechnologie environnementalebioremédiationbioréacteur
- sciences médicales et de la santémédecine cliniquephysiothérapie
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
7522 NB Enschede
Pays-Bas