Prothèses cognitives pour améliorer la préhension et l'atteinte après une lésion médullaire

Une lésion de la moelle épinière (SCI) au niveau cervical altère la fonction de la main compromet gravement la performance des activités de la vie quotidienne. Le processus de réadaptation physique nécessite l'engagement du participant à réaliser des gains fonctionnels significatifs. Les approches de réadaptation qui sont engageantes sur le plan cognitif peuvent faciliter un plus grand engagement envers la pratique et améliorer l'apprentissage du mouvement.

Les chercheurs proposent de développer des plates-formes innovantes qui utilisent la réalité virtuelle (VR) et des appareils portables instrumentés qui améliorent les facteurs cognitifs lors de l'apprentissage moteur de la prise et de la portée de la main après une SCI. Ces facteurs comprennent un plus grand sens de l'agence, ou une perception de contrôle, et une rétroaction multisensorielle. Le sens de l'agence est impliqué dans un meilleur contrôle des mouvements, et diverses modalités de rétroaction sensorielle (visuelle, audio et haptique) se sont avérées efficaces dans l'entraînement au mouvement. Cependant, ces facteurs ne sont pas bien pris en compte dans les approches de physiothérapie traditionnelles.

Les chercheurs ont développé deux nouvelles plates-formes cognitives pour réhabiliter la fonction de préhension et d'atteinte et proposent de tester chaque plate-forme chez les vétérans atteints d'une lésion médullaire chronique au niveau cervical.

L'objectif 1 étudiera comment le gant "cognition" peut améliorer la préhension fonctionnelle. Ce gant comprend des capteurs de force et de flexion qui fournissent des entrées à un algorithme d'apprentissage automatique formé pour prédire quand une prise sûre est atteinte. Le gant avertit l'utilisateur de la prise en main sécurisée grâce à des modules sensoriels intégrés fournissant un retour visuel (LED), audio (bipeur) et tactile (vibreur). Au cours de la formation, un retour d'information est fourni à des intervalles de temps progressivement plus courts pour induire progressivement l'agentivité sur la base du principe neuroscientifique de « liaison intentionnelle ». Ce principe suggère qu'avec une plus grande agence, on perçoit que leur action (c'est-à-dire une prise sûre) est plus couplée dans le temps à une conséquence sensorielle (c'est-à-dire un retour de gant). Le gant est prêt à l'emploi et est désormais compatible avec les applications VR personnalisées pour fournir un retour sensoriel amélioré grâce à des alertes visuelles et sonores attrayantes et personnalisées. Les enquêteurs émettent l'hypothèse qu'une rétroaction améliorée en réalité virtuelle produira des améliorations encore plus importantes des performances de préhension que la rétroaction embarquée seule.

L'objectif 2 étudiera comment les vétérans atteints de SCI peuvent apprendre un meilleur contrôle des muscles du bras lors de l'atteinte virtuelle tout en utilisant une attelle "sensorielle" qui fournit une résistance isométrique à un bras pour obtenir des schémas d'électromyographie (EMG) qui peuvent entraîner un bras virtuel. La personne reçoit un retour visuel de la réalité virtuelle et un retour haptique du tendon musculaire de l'orthèse pendant l'entraînement. La stimulation des tendons peut provoquer des sensations de mouvement qui modulent les schémas d'activation musculaire. Le retour VR fournira des signaux d'entraînement au mouvement conscient tandis que le retour de vibration suscitera inconsciemment des modèles EMG plus distincts basés sur l'analyse par grappes. Les chercheurs émettent l'hypothèse que la promotion de modèles EMG distincts, obtenus en maximisant les distances inter-cluster, améliorera les performances d'une tâche d'atteinte au toucher.

Il est important de noter que le concept de renforcement de l'agence cognitive et de l'apprentissage du mouvement à l'aide de la technologie portable, de la rétroaction multisensorielle et de la réalité virtuelle pendant l'entraînement physique sera applicable à toutes les formes de déficience neuromusculaire, y compris les accidents vasculaires cérébraux et les lésions cérébrales traumatiques en plus des SCI.