Keven Walgamott avait un bon "sentiment" de ramasser l'œuf sans l'écraser. Ce qui semble simple pour presque tout le monde peut être plus une tâche herculéenne pour Walgamott, qui a perdu sa main gauche et une partie de son bras dans un accident électrique il y a 17 ans. Mais il testait le prototype d'un bras prothétique de haute technologie avec des doigts qui peuvent non seulement bouger, ils peuvent bouger avec ses pensées. Et grâce à une équipe de génie biomédical de l'Université de l'Utah, il a suffisamment « senti » l'œuf pour que son cerveau puisse dire à la main prothétique de ne pas serrer trop fort.

C'est parce que l'équipe, dirigé par Gregory Clark, professeur agrégé de génie biomédical à l'Université de l'Utah, a développé un moyen pour le "LUKE Arm" (ainsi nommé d'après la main robotique que Luke Skywalker a obtenue dans "The Empire Strikes Back") pour imiter la façon dont une main humaine ressent les objets en envoyant les signaux appropriés au cerveau. Leurs résultats ont été publiés dans un nouvel article co-écrit par Jacob George, étudiant au doctorat en génie biomédical de l'U. ancien doctorant David Kluger, Clark et d'autres collègues dans la dernière édition du journal Robotique scientifique .

"Nous avons changé la façon dont nous envoyons ces informations au cerveau afin qu'elles correspondent au corps humain. Et en faisant correspondre le corps humain, nous avons pu constater de meilleurs avantages, ", dit George. "Nous émettons des signaux plus réalistes sur le plan biologique."

Cela signifie qu'un amputé portant le bras prothétique peut sentir le toucher de quelque chose de mou ou de dur, mieux comprendre comment le ramasser, et effectuer des tâches délicates qui seraient autrement impossibles avec une prothèse standard avec des crochets métalliques ou des griffes pour les mains.

"Ça m'a presque fait pleurer, " Walgamott raconte avoir utilisé le bras LUKE pour la première fois lors de tests cliniques en 2017. " C'était vraiment incroyable. Je n'aurais jamais pensé pouvoir à nouveau sentir dans cette main."

Walgamott, un agent immobilier de West Valley City, Utah, et l'un des sept sujets de test à l'Université de l'Utah, a pu cueillir les raisins sans les écraser, ramasser un œuf sans le casser, et tenir la main de sa femme avec une sensation dans les doigts semblable à celle d'une personne valide.

"L'une des premières choses qu'il voulait faire était de mettre son alliance. C'est difficile à faire d'une seule main, " dit Clark. " C'était très émouvant. "

Comment ces choses sont accomplies grâce à une série complexe de calculs mathématiques et de modélisation.

Le bras LUKE

Le LUKE Arm est en développement depuis une quinzaine d'années. Le bras lui-même est composé principalement de moteurs et de pièces métalliques avec une "peau" transparente en silicone sur la main. Il est alimenté par une batterie externe et câblé à un ordinateur. Il a été développé par DEKA Research &Development Corp., une entreprise du New Hampshire fondée par l'inventeur de Segway Dean Kamen.

Pendant ce temps, l'équipe de l'Université de l'Utah a développé un système qui permet au bras prothétique de puiser dans les nerfs du porteur, qui sont comme des fils biologiques qui envoient des signaux au bras pour qu'il bouge. Il le fait grâce à une invention du professeur émérite émérite en génie biomédical de l'Université de l'Utah, Richard A. Normann, appelé Utah Slanted Electrode Array. L'Array est un faisceau de 100 microélectrodes et fils qui sont implantés dans les nerfs de l'amputé dans l'avant-bras et connectés à un ordinateur à l'extérieur du corps. Le réseau interprète les signaux des nerfs du bras restants, et l'ordinateur les traduit en signaux numériques qui indiquent au bras de bouger.

Mais ça marche aussi dans l'autre sens. Pour effectuer des tâches telles que ramasser des objets, il ne suffit pas que le cerveau indique à la main de bouger. La main prothétique doit aussi apprendre à "sentir" l'objet afin de savoir quelle pression exercer car on ne peut pas le comprendre juste en le regardant.

D'abord, le bras prothétique a des capteurs dans sa main qui envoient des signaux aux nerfs via l'Array pour imiter la sensation que la main obtient en saisissant quelque chose. Mais la manière dont ces signaux sont envoyés est tout aussi importante. Cela implique de comprendre comment votre cerveau gère les transitions d'informations lorsqu'il touche quelque chose pour la première fois. Au premier contact d'un objet, une rafale d'impulsions remonte les nerfs jusqu'au cerveau, puis s'estompe. Recréer cela a été un grand pas.

"Le simple fait de fournir de la sensation est un gros problème, mais la façon dont vous envoyez ces informations est également d'une importance cruciale, et si vous le rendez plus biologiquement réaliste, le cerveau le comprendra mieux et la performance de cette sensation sera également meilleure, " dit Clark.