Une découverte inattendue sur la rétroaction de la température a conduit à une nouvelle technologie bionique qui permet aux amputés de détecter la température des objets – à la fois chauds et froids – directement dans la main fantôme. La technologie ouvre de nouvelles voies pour les prothèses non invasives.
“Quand je touche le moignon avec ma principal, je ressens des picotements dans ma most important manquante, ma principal fantôme. Mais ressentir la variation de température, c’est autre chose, quelque selected d’important. quelque selected de beau”, explique Francesca Rossi.
Rossi est un amputé de Bologne, en Italie. Elle a récemment participé à une étude pour tester les effets de la rétroaction de la température directement sur la peau de son bras résiduel. Elle fait partie des 17 patients à avoir senti sa key fantôme, manquante, changer de température grâce à la nouvelle technologie EPFL. As well as significant encore, elle déclare se sentir reconnectée à sa most important manquante.
“Le retour de température est une feeling agréable parce que vous sentez le membre, le membre fantôme, entièrement. Il ne se despatched as well as fantôme parce que votre membre est de retour”, poursuit Rossi.
Les chercheurs Silvestro Micera et Solaiman Shokur ont tenu à incorporer de nouveaux retours sensoriels dans les membres prothétiques pour fournir un toucher in addition réaliste aux amputés, et leur dernière étude se concentre sur la température. Ils sont tombés sur une découverte sur le retour de température qui dépasse de loin leurs attentes.
Si vous placez quelque selected de chaud ou de froid sur l’avant-bras d’une personne intacte, cette personne sentira la température de l’objet localement, directement sur son avant-bras. Mais chez les amputés, cette feeling de température sur le bras résiduel peut être ressentie… dans la primary fantôme manquante.
En fournissant un retour de température de manière non invasive, by way of des électrodes thermiques (aka thermodes) placées contre la peau sur le bras résiduel, les amputés comme Rossi déclarent ressentir la température dans leur membre fantôme. Ils peuvent sentir si un objet est chaud ou froid et peuvent dire s’ils touchent du cuivre, du plastique ou du verre. Dans le cadre d’une collaboration entre l’EPFL, la Sant’Anna School of Innovative Reports (SSSA) et le Centro Protesi Inail, la technologie a été testée avec succès chez 17 clients sur 27. Les résultats sont publiés dans Science.
“Il est particulièrement significant que les sensations thermiques fantômes soient perçues par le affected person comme similaires aux sensations thermiques ressenties par sa major intacte”, explique Shokur, neuroingénieur scientifique senior à l’EPFL qui a co-dirigé l’étude.
Vers un toucher bionique réaliste
La projection des sensations de température dans le membre fantôme a conduit au développement d’une nouvelle technologie bionique, qui équipe les prothèses d’un retour de température non invasif qui permet aux amputés de discerner ce qu’ils touchent.
“Le retour de température est essentiel pour transmettre des informations qui vont au-delà du toucher, il conduit à des sentiments d’affection. Nous sommes des êtres sociaux et la chaleur en est une partie importante”, déclare Micera, titulaire de la chaire de la Fondation Bertarelli en neuroingénierie translationnelle, professeur à l’EPFL et à la SSSA qui a également codirigé l’étude. “Pour la première fois, après de nombreuses années de recherche dans mon laboratoire montrant que les informations tactiles et de situation peuvent être délivrées avec succès, nous envisageons la possibilité de restituer toutes les sensations riches que peut procurer la key naturelle.”
Retour de température, du bien-être à la prothèse
Il y a quelques années, Micera et Shokur ont eu vent d’un système able de fournir un retour de température à travers la peau de sujets sains, également développé à l’EPFL et dérivé de Metaphysiks.
Metaphysiks développe une technologie neuro-haptique, MetaTouch, qui connecte le corps aux mondes numériques. MetaTouch blend le toucher et le retour de température pour augmenter les produits physiques pour le bien-être.
« Cette percée fulfilled en évidence le pouvoir de l’haptique pour améliorer les situations médicales et améliorer la qualité de vie des personnes handicapées », déclare Simon Gallo, cofondateur et responsable de la technologie chez Metaphysiks.
Les neuroingénieurs de l’EPFL ont emprunté MetaTouch qui fournit un retour thermique directement sur la peau de l’utilisateur. Avec cet appareil, ils ont découvert les sensations du fantôme thermique et l’ont ensuite testé sur 27 amputés.
Le prototype et les exams Minitouch
Pour l’étude, Shokur et Micera ont développé le MiniTouch, un appareil qui fournit une rétroaction thermique et spécialement conçu pour être intégré dans des appareils portables comme les prothèses. Le MiniTouch se compose d’un capteur mince et transportable qui peut être placé sur le doigt prothétique d’un amputé. Le capteur de doigt détecte les informations thermiques sur l’objet touché, in addition précisément la conductivité thermique de l’objet. Si l’objet est métallique, il conduira naturellement moreover de chaleur ou de froid que, par exemple, un objet en plastique. Une thermode, celle qui est en get hold of avec la peau sur le bras résiduel de l’amputé, chauffe ou refroidit, relayant le profil de température de l’objet touché par le capteur du doigt.
“Lorsque nous avons présenté la possibilité de retrouver la feeling de température sur le membre fantôme ou la possibilité de ressentir le call avec différents matériaux, nous avons obtenu beaucoup de retours positifs. Et finalement, nous avons pu recruter plus de 25 volontaires en moins de deux années », explique Federico Morosato, responsable de l’organisation de l’aspect clinique des essais au Centro Protesi Inail.
Les scientifiques ont découvert que de petites zones de peau sur le bras résiduel se projettent sur des functions spécifiques de la key fantôme, comme le pouce ou le bout d’un index. Comme prévu, ils ont découvert que la cartographie des sensations de température entre le bras résiduel et l’ensemble du fantôme projeté est distinctive à chaque affected person.
Prothèses bioniques pour réparer le corps humain
Il y a près d’une décennie, Micera et ses collègues ont fourni une rétroaction sensorielle en temps réel sur les objets saisis. Ils ont ensuite amélioré la résolution tactile en fournissant des informations fiables sur la texture et la situation d’un objet. De furthermore, ils ont découvert que les amputés commencent à incarner leur most important prothétique s’ils reçoivent une rétroaction sensorielle directement dans leur système nerveux intact. La sensation supplémentaire de retour de température est encore une autre étape vers la construction de prothèses bioniques pour réparer le corps humain. Le réglage fin des sensations de température et leur intégration dans un appareil transportable qui peut être cartographié pour chaque affected individual font partie des prochaines étapes.