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Les robots seront capables de sentir le contact grâce à ce nerf artificiel

Les robots seront capables de sentir le contact grâce à ce nerf artificiel

Le test initial a été fait sur un cafard, mais ça a fonctionné.

Étudiante diplômée à Stanford, Yeongin Kim avait travaillé avec une équipe internationale de neuroingénieurs sur un projet fou : un nerf artificiel qui agit comme le vrai. Comme les neurones sensoriels présents dans notre peau, le dispositif – qui ressemble à un pansement – détecte le toucher, traite l’information et l’envoie à d’autres nerfs (même si le nerf en aval est dans une jambe de cafard).

Bien sûr, l’objectif final du projet n’est pas de jouer avec les cafards pour le plaisir. Au contraire, le nerf artificiel pourrait bientôt fournir aux prothèses un nouvel ensemble de sensations.

Le toucher n’est qu’un début : les versions futures pourraient inclure une sensation de température, des sensations de mouvement, de texture et différents types de pression – tout ce qui nous aide à naviguer dans l’environnement.

Le nerf artificiel traite fondamentalement l’information différemment des systèmes informatiques actuels. Plutôt que de traiter des 0 et des 1, le nerf « chauffe » comme son homologue biologique. Parce qu’il utilise le même langage qu’un nerf biologique, l’appareil peut communiquer directement avec le corps, qu’il s’agisse de la jambe d’un cafard ou des terminaisons nerveuses résiduelles d’un membre amputé.

Mais les prothèses n’en sont qu’une partie. Le nerf artificiel peut potentiellement se combiner avec un « cerveau » artificiel – par exemple, une puce informatique neuromorphe qui traite l’entrée un peu comme notre cerveau – pour interpréter ses signaux de sortie. Le résultat est un système nerveux artificiel multisensoriel simple mais puissant, prêt à alimenter notre prochaine génération de bio-robots.

« Je pense que ce serait vraiment, vraiment intéressant « , a déclaré le Dr Alec Talin, ingénieur en matériaux au Sandia National Laboratory en Californie, qui n’a pas participé aux travaux. L’équipe a décrit leur appareil dans Science.

Se sentir bien

Les prothèses actuelles sont déjà assez remarquables. Elles peuvent lire l’activité cérébrale de l’utilisateur et bouger en conséquence. Certains ont des capteurs intégrés, ce qui permet à l’utilisateur de recevoir des sensations de toucher ou de pression. Les nouveaux dispositifs expérimentaux incorporent même un bio-hack qui donne à son porteur une sensation de mouvement et de position dans l’espace, de sorte que l’utilisateur peut prendre une tasse de café ou ouvrir une porte sans avoir à regarder sa main prothétique.

Pourtant, nos sens naturels sont beaucoup plus complexes et même les prothèses de pointe peuvent générer une sensation de « l’autre », ce qui entraîne souvent l’abandon de l’appareil. Reproduire tous les capteurs de notre peau est un objectif de longue date pour des bio-ingénieurs, mais difficile à atteindre sans répliquer réellement comment fonctionnent les capteurs de notre peau.

Des milliers de récepteurs sensibles à la pression, à la température, à la douleur, aux démangeaisons et à la texture de notre peau sont noyés dans notre peau. Lorsqu’ils sont activés, ces capteurs envoient des signaux électriques vers des réseaux de nerfs sensoriels qui parcourent le corps. Ce n’est que si les signaux sont suffisamment forts – s’ils atteignent un seuil – que l’information est transmise au nœud suivant et, éventuellement, à la moelle épinière et au cerveau pour interprétation.

D’où le fait qu’on nous dise durant l’entraînement de sport par exemple que la « douleur » n’est qu’une information…

Ce mode « d’intégration et d’activation » du « bavardage neuronal » est en partie la raison pour laquelle ce système sensoriel est si efficace. Il parvient à ignorer des centaines d’entrées insignifiantes et bruyantes et ne transmettre que les informations utiles. Demandez à un ordinateur classique de traiter toutes ces données en parallèle – même s’il utilise des algorithmes d’apprentissage profond à la fine pointe de la technologie – et il est surchargé.

Une chose était claire pour Kim et ses collègues : il faut oublier les ordinateurs et passer aux neurones.

L’objectif était de fabriquer un dispositif organique flexible qui fonctionne comme un nerf artificiel.

L’appareil comportait trois parties. Le premier est une série de capteurs tactiles sensibles qui peuvent détecter les moindres changements de pression. Le contact avec ces capteurs déclenche une tension électrique qui est ensuite captée par le composant suivant : un « oscillateur en anneau ». C’est juste un nom fantaisie pour un circuit qui transforme la tension en impulsions électriques, un peu comme un neurone biologique.

Les impulsions sont ensuite transmises au troisième composant, un transistor synaptique. C’est la Grand Central Station pour l’appareil : elle reçoit toutes les impulsions électriques de tous les capteurs actifs, qui intègrent ensuite les signaux. Si l’entrée est suffisamment forte, le transistor déclenche une chaîne d’impulsions électriques de fréquences et d’amplitudes diverses, semblables à celles produites par les neurones biologiques.

En d’autres termes, les sorties du nerf artificiel sont des schémas électriques que le corps peut comprendre – le « code neuronal ».

Si vous voulez aller plus loin, voici un article qui explique un peu plus en détail encore la technologie.et celui publié sur Science.

singularityhub.com

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