La peau électronique réagit au toucher et à la pression
Un morceau de peau artificielle peut convertir les signaux des capteurs de pression ou de chaleur en signaux cérébraux. Le fait de toucher cette peau électronique après l’avoir connectée au cerveau d’un rat, a incité ce dernier à donner un coup de patte. Cette technique pourrait être utilisée pour améliorer les prothèses destinées aux personnes souffrant de lésions cutanées.
Une peau artificielle
Weichen Wang, de l’université Stanford en Californie, et ses collègues ont créé un dispositif appelé « e-skin » à partir d’un circuit électronique et de capteurs de pression et de température, tous fabriqués dans un matériau caoutchouteux fin et extensible. L’équipe a fusionné ces composants en un patch qui s’adapte facilement aux surfaces irrégulières, comme un doigt humain. L’e-skin fonctionne en imitant la peau biologique, où les nerfs détectent la pression ou la chaleur et envoient ensuite des séquences de signaux électriques, ou « trains d’impulsions », au cerveau.
Lorsque cette peau est chauffée ou qu’une pression lui est appliquée, les capteurs de l’e-skin envoient des signaux au circuit, qui les convertit en trains d’impulsions. Pour ce faire, l’e-skin n’a besoin que de 1/60e de la tension utilisée par les anciens dispositifs de peau artificielle.
Cette peau peut déclencher des mouvements musculaires rapides
Selon M. Wang, cela pourrait signifier que l’e-skin ne chauffera pas autant, ce qui la rendrait plus confortable pour une utilisation prolongée. Toute peau artificielle susceptible d’être utilisée comme prothèse pour les personnes souffrant de lésions cutanées, doit être suffisamment confortable pour être portée pendant une longue période.
Les sensations de cette peau peuvent déclencher des mouvements musculaires rapides. Les chercheurs ont donc connecté l’e-skin au système nerveux d’un rat vivant pour voir s’il pouvait faire quelque chose de similaire. L’équipe a connecté les électrodes d’un patch d’e-skin à la région du cerveau qui traite le toucher et la température.
Ils ont ensuite exercé une pression sur ce dispositif. Le cerveau du rat a réagi en envoyant davantage de signaux entre les neurones de la région qui contrôle les mouvements. Lorsque les chercheurs ont acheminé ces signaux dans la patte du rat par l’intermédiaire d’un dispositif de synapses artificielles insérables, la patte s’est mise à bouger.
Elle pourrait nécessiter un circuit encore plus sophistiqué
« Il s’agit d’une démonstration claire : sur la base de la sensation, il y a eu des mouvements. Et ce n’est pas rien, c’est un véritable défi que de faire fonctionner l’électronique suffisamment bien pour cela », explique Ravinder Dahiya, de la Northeastern University, dans le Massachusetts. Il ajoute toutefois que l’e-skin pourrait nécessiter un circuit encore plus sophistiqué pour être utilisée à la place de grandes surfaces de peau.
L’appareil transmet toutes les données sensorielles directement au cerveau sans les filtrer, mais la peau humaine ne traite pas les données sensorielles de cette manière. Par exemple, la pression que vous exercez sur le bout de vos doigts lorsque vous tenez un stylo, requiert plus d’attention de la part de votre cerveau que les sensations de la peau sur d’autres parties de votre main, qui sont filtrées, explique M. Dahiya.
Leur prototype terminé, Zhenan Bao, Wang et leur équipe s’emploient maintenant à accroître la complexité et l’évolutivité de leur technologie, en y ajoutant des fonctionnalités sans fil et des moyens d’interagir avec le cerveau et la périphérie du corps.
Cette recherche a été publiée dans Science.
Source : New Scientist
Crédit photo : Jiancheng Lai and Weichen Wang of Bao Research Group at Stanford University