Des spécialistes de l'American Johns Hopkins University ont
développé un revêtement spécialisé pour les prothèses bioniques. Ce revêtement est appelé «peau électrique» (e-derme). Comme la vraie peau, elle réagit activement aux facteurs externes. Lorsqu'une pression physique est appliquée sur le revêtement, la «peau» envoie un signal de douleur initialement aux nerfs ulnaire et médian, puis au cortex somatosensoriel.
Comme vous pouvez déjà le comprendre, la prothèse elle-même est reliée au reste du membre, en particulier au système nerveux. C'est grâce à cela que la prothèse est capable de former des sensations douloureuses auxquelles une personne réagit. Il est clair que tout cela a été conçu non pas pour faire ressentir de la douleur à une personne, mais dans le but que le porteur de la prothèse puisse répondre à des situations potentiellement dangereuses pour un membre artificiel. Les résultats de l'étude sont
publiés dans la publication Science Robotics.
Dans une situation normale, les soi-disant nocicepteurs sont responsables de la formation et de la transmission d'un signal, ce qui, en fin de compte, fait ressentir de la douleur à une personne. Ils sont parfois appelés récepteurs de la douleur. Ils sont situés dans la couche externe de la peau. Lorsqu'un facteur externe (chimique, thermique ou mécanique) apparaît, la recette s'active, génère un signal qui est transmis à la moelle épinière, puis au cerveau. Le trajet du signal est assez long, il traverse immédiatement trois types de fibres nerveuses: Aβ-, Aδ- et C. Le premier type de récepteur est chargé de s'assurer qu'une personne réagit au danger le plus rapidement possible. Un signal de douleur apparaît presque instantanément, ce qui déclenche une réaction réflexe et une personne, par exemple, éloigne sa main d'une poêle chaude.
Fait intéressant, les récepteurs sont capables de distinguer le signal "danger" de l'avertissement habituel. Si ce n'était pas le cas, le corps humain réagirait exactement de la même manière à une coupure au couteau ou à la pression exercée par le bord d'une règle en bois. Mais dans le premier cas, nous réagissons vivement, dans le second - nous ne pouvons généralement pas prêter attention à un stimulus extérieur.
En général, la douleur est bonne pour les humains et les animaux, car elle montre clairement que quelque chose ne va pas et évite le danger, ou du moins essaie de le faire. En réalisant cela, les scientifiques et les développeurs de prothèses bioniques recherchent depuis longtemps un moyen d'apprendre à former un sens du toucher et de la douleur dans différentes parties des membres artificiels. Cela évite notamment la destruction de la prothèse en cas de charge excessive sur celle-ci.
Il semble que ce soit précisément les spécialistes de la faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins qui
aient le plus
avancé dans cette direction. Le chef d'équipe est Luke Osborne. Un homme de 29 ans amputé des deux bras était volontaire pour le «test de douleur». Les scientifiques ont utilisé les restes des terminaisons nerveuses pour l'
électromyostimulation cutanée
des nerfs ulnaire et médian. L'expérience a été un succès, car les spécialistes ont réussi à former certaines sensations de douleur dans le corps du volontaire.
Il en parle lui-même comme des picotements dans des endroits où les doigts étaient (je me souviens que les deux mains ont été amputées). Il s'est avéré que l'intensité de la sensation dépendait de caractéristiques de l'impulsion telles que la durée et la fréquence. Le signal le plus efficace et le plus douloureux était d'une fréquence de 10 à 20 hertz. Afin de vérifier les résultats de l'étude, les scientifiques ont non seulement été guidés par les paroles d'un homme, mais ont également vérifié la réaction de son corps à l'aide d'un électroencéphalographe.
Quant au revêtement, il n'est pas uniforme, mais se compose de plusieurs couches de tissu, de caoutchouc, d'une couche conductrice et d'une couche qui réagit aux variations de pression. Ce revêtement n'a pas été appliqué sur toute la prothèse, mais uniquement sur les «doigts», l'index et le pouce. Il s'est avéré qu'à une pression d'une certaine force, le signal atteint un seuil que le corps humain perçoit déjà (environ 250 kilopascals).
La pression maximale par unité de surface était exercée par des objets pointus. Avec une forte compression d'un tel objet, le volontaire ressentait de la douleur et la "brosse", c'est-à-dire la prothèse, s'ouvrait automatiquement. Si la «brosse» comprenait des objets aux bords arrondis, le volontaire ne ressentait aucune douleur.
Jusqu'à présent, le cuir artificiel ne répond qu'à un facteur mécanique, mais dans un proche avenir, les experts espèrent créer des systèmes plus avancés capables de ressentir les effets chimiques et thermiques. Autant qu'on puisse en juger, l'avenir est proche.