Les défis de la fusion de la robotique et des neurosciences –

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  • La combinaison de la neuroscience et de la recherche robotique a donné des résultats impressionnants dans la réadaptation des patients paraplégiques. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Gordon Cheng de l’Université technique de Munich (TUM) a pu montrer que l’entraînement à l’exosquelette aidait non seulement les patients à marcher, mais stimulait également leur processus de guérison. Avec ces résultats à l’esprit, le professeur Cheng veut faire passer la fusion de la robotique et des neurosciences au niveau supérieur.

    Professeur Cheng, en entraînant un patient paraplégique avec l’exosquelette dans le cadre de votre étude sensationnelle dans le cadre du projet «Walk Again», vous avez constaté que les patients ont retrouvé un certain contrôle sur le mouvement de leurs jambes. À l’époque, cela vous a complètement surpris …

    … et c’est toujours le cas. Même si nous avons eu cette percée il y a quatre ans, ce n’était que le début. À mon grand regret, aucun de ces patients ne se promène encore librement et sans aide. Nous n’avons touché que la pointe de l’iceberg. Pour développer de meilleurs dispositifs médicaux, nous devons approfondir notre compréhension du fonctionnement du cerveau et comment le traduire en robotique.

    Dans votre article publié dans Robotique scientifique ce mois-ci, vous et votre collègue le professeur Nicolelis, un expert de premier plan en neurosciences et en particulier dans le domaine de l’interface homme-machine, soutenez que certains défis clés dans la fusion des neurosciences et de la robotique doivent être surmontés afin de prendre le prochaines étapes. L’une d’elles consiste à “fermer la boucle entre le cerveau et la machine” – qu’entendez-vous par là?

    L’idée sous-jacente est que le couplage entre le cerveau et la machine devrait fonctionner de manière à ce que le cerveau considère la machine comme une extension du corps. Prenons la conduite comme exemple. En conduisant une voiture, vous ne pensez pas à vos mouvements, n’est-ce pas? Mais nous ne savons toujours pas comment cela fonctionne vraiment. Ma théorie est que le cerveau s’adapte d’une manière ou d’une autre à la voiture comme s’il faisait partie du corps. Avec cette idée générale à l’esprit, ce serait formidable d’avoir un exosquelette qui serait embrassé par le cerveau de la même manière.

    Comment cela pourrait-il être réalisé dans la pratique?

    L’exosquelette que nous utilisions jusqu’à présent pour nos recherches n’est en fait qu’un gros morceau de métal et donc plutôt encombrant pour le porteur. Je veux développer un exosquelette «doux» – quelque chose que vous pouvez simplement porter comme un vêtement qui peut à la fois détecter les intentions de mouvement de l’utilisateur et fournir un retour instantané. L’intégration de cela avec les progrès récents des interfaces cerveau-machine qui permettent une mesure en temps réel des réponses cérébrales permet l’adaptation transparente de ces exosquelettes aux besoins des utilisateurs individuels. Compte tenu des récentes avancées technologiques et d’une meilleure compréhension de la façon de décoder l’activité cérébrale momentanée de l’utilisateur, le moment est venu pour leur intégration dans plus centrée sur l’humain ou mieux? centré sur le cerveau? solutions.

    Quelles autres pièces manquent encore? Vous avez parlé de fournir un «modèle fonctionnel plus réaliste» pour les deux disciplines.

    Il faut faciliter le transfert à travers de nouveaux développements, par exemple des robots plus proches du comportement humain et de la construction du corps humain et ainsi abaisser le seuil d’utilisation des robots en neurosciences. C’est pourquoi nous avons besoin de modèles fonctionnels plus réalistes, ce qui signifie que les robots devraient être capables d’imiter les caractéristiques humaines. Prenons l’exemple d’un robot humanoïde actionné par des muscles artificiels. Cette construction naturelle imitant les muscles au lieu de l’actionnement motorisé traditionnel fournirait aux neuroscientifiques un modèle plus réaliste pour leurs études. Nous considérons cela comme une situation gagnant-gagnant pour faciliter une meilleure coopération entre les neurosciences et la robotique à l’avenir.

    Vous n’êtes pas seul dans la mission de surmonter ces défis. Dans votre Elite Graduate Program in Neuroengineering, le premier et le seul du genre en Allemagne combinant des neurosciences expérimentales et théoriques avec une formation approfondie en ingénierie, vous réunissez les meilleurs étudiants du domaine.

    Comme décrit ci-dessus, combiner les deux disciplines de la robotique et des neurosciences est un exercice difficile, et donc l’une des principales raisons pour lesquelles j’ai créé ce programme de maîtrise à Munich. Pour moi, il est important d’apprendre aux étudiants à penser plus largement et à travers les disciplines, pour trouver des solutions jusqu’alors inimaginables. C’est pourquoi des professeurs de différents domaines, par exemple les hôpitaux ou le département des sports, enseignent à nos étudiants. Nous devons créer une nouvelle communauté et une nouvelle culture dans le domaine de l’ingénierie. De mon point de vue, l’éducation est le facteur clé.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université technique de Munich (TUM). Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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