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La première neuroprothèse au monde utilise l'IA et le contrôle humain pour créer des mouvements de la main

La première neuroprothèse au monde utilise l'IA et le contrôle humain pour créer des mouvements de la main

C'est un moment décisif pour les neuroprothèses.

Une équipe de scientifiques de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse a combiné le contrôle humain et la robotique IA pour améliorer les mouvements des prothèses - une première mondiale pour cette méthode de prothèse neurale.

Leur travail a été publié dans Intelligence artificielle de la nature en septembre.

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Qu'est-ce que la neuroprothèse?

Le terme formel est la prothèse neurale. Ces types de prothèses stimulent le système nerveux d'une personne par stimulation électrique pour compenser les déficiences qui entravent la motricité générale. Ceux-ci peuvent inclure la cognition, l'audition, la vision, la communication ou les compétences sensorielles.

Les différents types de neuroprothèses comprennent les interfaces cerveau-ordinateur (BCI), la stimulation cérébrale profonde, les stimulateurs de la moelle épinière (SCS), les implants de contrôle de la vessie et les stimulateurs cardiaques.

Cette nouvelle découverte est un énorme bond en avant dans le monde de la prothèse. Aux États-Unis seulement, environ deux millions Les Américains sont des amputés, avec environ 185000 amputations réalisées chaque année.

Selon un rapport du National Limb Loss Information Center, la plupart des amputations sont causées par des maladies vasculaires. La maladie explique 82% des amputations.

Le besoin de prothèses dans de telles situations peut aider les individus. Si l'étude neuroprothétique peut se rapprocher le plus possible d'un membre humain normal, cela changerait la façon dont vivent de nombreuses personnes amputées, ce qui leur faciliterait la vie.

L'équipe EPFL et leur neuroprothèse

Actuellement, il existe des prothèses commerciales, également appelées prothèses myoélectriques, qui peuvent bouger grâce à des liens avec les mouvements musculaires de l'utilisateur. Cependant, la dextérité d'une main prothétique est loin d'être celle d'une main humaine intacte.

Les chercheurs de l'EPFL ont écrit: "Bien qu'intuitif, le système offre peu de dextérité. Les gens abandonnent les prothèses myoélectriques à des taux élevés, en partie parce qu'ils estiment que le niveau de contrôle est insuffisant pour mériter le prix et la complexité de ces dispositifs." Ils ont donc pris les choses en main.

L'équipe de recherche a combiné la neuro-ingénierie, la robotique et l'intelligence artificielle pour semi-automatiser une partie de la commande motrice pour un «contrôle partagé».

Ensuite, l'équipe s'est perfectionnée sur la conception des algorithmes logiciels. Cela comprenait du matériel robotique composé d'un Allegro Hand monté sur un robot KUKA IIWA 7, d'un système de caméra OptiTrack et de capteurs de pression TEKSCAN.

Ensuite, l'équipe a créé un perceptron multicouche (MLP) afin d'apprendre à lire l'intention de l'utilisateur.

Les scientifiques de l'EPFL ont testé avec succès une nouvelle technologie neuroprothétique qui combine le contrôle robotique avec le contrôle volontaire des utilisateurs. https://t.co/wPxFMhCfbQhttps://t.co/3Opk7KiXBf

- EPFL (@EPFL_en) 13 septembre 2019

Katie Zhuang, première auteure de l'étude et du Translational Neural Engineering Lab de l'EPFL, a déclaré: «Pour une personne amputée, il est en fait très difficile de contracter les muscles de nombreuses façons différentes de contrôler toutes les façons dont nos doigts bougent.

Zhuang a poursuivi: "Ce que nous faisons, c'est de placer ces capteurs sur leur moignon restant, puis de les enregistrer et d'essayer d'interpréter ce que sont les signaux de mouvement. Parce que ces signaux peuvent être un peu bruyants, nous avons besoin de cet algorithme d'apprentissage automatique qui extrait activité significative de ces muscles et les interprète en mouvements. Et ces mouvements sont ce qui contrôle chaque doigt des mains robotiques. "

Combiner l'IA avec la neuro-ingénierie et la robotique est une nouvelle approche, et l'équipe de l'EPFL dispose d'une technologie neuroprothétique extrêmement avancée.


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