Description du projet
Apprendre le contrôle neuromusculaire en boucle fermée pour une meilleure neuroréhabilitation
Les lésions neurologiques laissent des millions de personnes handicapées, et la récupération motrice est souvent suboptimale. L’impact des machines de neuroréhabilitation actuelles est limité par le manque de connaissances sur leur interaction physique avec le corps humain. Le projet INTERACT, financé par l’UE, entend créer des modèles multi-échelles d’interaction homme–machine afin de développer de nouveaux paradigmes de contrôle en boucle fermée. Les chercheurs utiliseront l’enregistrement et la modélisation numérique pour décoder l’activité cellulaire des neurones moteurs dans la moelle épinière en haute résolution, afin de démontrer comment le dysfonctionnement moteur peut être réparé en induisant des changements dans les cibles neuromusculaires. Apprendre à contrôler les stimuli qui régissent la fonction neuromusculaire permettra aux machines de s’adapter au corps humain et favorisera le développement d’interfaces homme–machine des neuroprothèses aux membres robotisés et exosquelettes motorisés.
Objectif
Neurological injuries such as stroke leave millions of people disabled worldwide every year. For these individuals motor recovery is often suboptimal. The impact of current neurorehabilitation machines is hampered by limited knowledge of their physical interaction with the human. As we move, our body adapts positively to optimal stimuli; motor improvement after stoke is promoted via physical training with an appropriate afferent input to the nervous system and mechanical loads to muscles. Loss of appropriate stimuli leads to motor dysfunction.
Motor recovery requires positive neuromuscular adaptations to be steered over time. If neuro-modulative and orthotic machines could be controlled to generate optimal stimuli to the neuromuscular system, a new era in neurorehabilitation would begin.
This project creates multi-scale models of human-machine interaction for radically new closed-loop control paradigms. We will combine biosignal recording and numerical modeling to decode the cellular activity of motor neurons in the spinal cord with resulting musculoskeletal forces at a resolution not considered before. This will enable breakthroughs for tracking the spinal-musculoskeletal system across spatiotemporal scales: short-to-long term adaptation from cellular to organ scales. We will use these concepts to design new machine control schemes. With a focus on spinal cord electrical stimulation and mechatronic exosuits, we will demonstrate how motor dysfunction is repaired by inducing optimal changes in neuromuscular targets. The innovative aspect is that of gaining control of the stimuli that govern neuromuscular function over time. This will enable machines to co-adapt with the body; an achievement that will disrupt the development of man-machine interfaces from neuroprostheses, to robotic limbs, to exosuits.
INTERACT will answer fundamental questions in movement neuromechanics via novel principles of human-machine interaction with broad impact on bioengineering and robotics
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
7522 NB Enschede
Pays-Bas