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Venant de «biologie» et de «électronique», la bionique est une science visant à faire fonctionner des systèmes mécaniques comme des organismes vivants ou comme membres à part entière.

Ainsi, la bionique permet à un sourd d'entendre à nouveau, un aveugle de  retrouver la vue, et à un manchot de retrouver un bras opérationnel. Ces appareils sont reliés au système nerveux et répondent aux ordres émis par le cerveau. Ils sont aussi nommés «prothèse neurales», mais les auteurs de science-fiction ayant popularisé ce terme, les chercheurs l'ont adopté. Aux travers de leurs expériences, les scientifiques ont appris qu’établir un lien entre la machine et l’esprit humain est possible, mais que le maintenir est extrêmement difficile. L’apparition des membres bioniques signe toutefois une avancée considérable par rapport à ce qu’on proposait jusqu’alors aux victimes d’amputations.

 

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1) Comment retrouver l’usage de son bras ?

 

Bras bionique

Source : National Geographic(Prothèse neurale expérimentale, muni de coussinets au bout de chaque doigts, créant la sensation du touché.)

Le bras bionique fonctionne avec un certain nombre de petits moteurs électriques faisant pivoter les articulations en fonction des ordres émis par le cerveau. Il fut inventé par 25950 Tamaris blk Bottes Velvet blk Femme Noir Todd Kuiken, médecin et ingénieur biomédical au RIC (Rehabilitation Institute of Chicago) qui savait que les terminaisons nerveuses d’un bras amputé pouvaient encore relayer les ordres du cerveau; et a expérimenté le fait qu’un ordinateur placé dans une prothèse serait capable de piloter des moteurs électriques pour actionner un membre.

Le seul réel problème est d'établir une connexion entre le cerveau et le système électronique. Les nerfs conduisent l'électricité émise par le cerveau vers le bras, mais ne peuvent être directement relié  à un câble d'ordinateur commandant le bras bionique, car si le métal était en contact direct avec la moelle, il y aurait infection. Effectivement, les fibres nerveuses et le métal ne font pas bon ménage. Le problème était donc de trouver comment amplifier les signaux émis par les nerfs. La solution a été fournie par les muscles: lorsqu’ils se contractent, ils produisent une charge électrique, assez forte pour qu’une électrode placée sur la peau la détecte. Le chercheur a entrepris sur une patiente de détourner des nerfs aboutissant aux parties amputées, et les a dirigé vers d’autres muscles, capables de fournir des signaux suffisamment puissants. La première étape consistait à sauver les principaux nerfs qui couraient autrefois dans le bras mais coupés au niveau du moignon. Après une délicate opération, le chercheur à réussi à détourner les nerfs qui s’achevaient à l’extrémité du moignon, vers des zones musculaires de la partie supérieur du bras. Ainsi, après quelques mois, les nerfs de la patiente ont continué à pousser. Après l’opération, elle eu l’impression de sentir à nouveau sa main, qui était encore cartographiée dans son cerveau et lorsqu’elle pensait bouger ses doigts, ce sont ses muscles où les nerfs avaient poussé qui se contractaient.

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(Le chercheur en train de réhabituer sa patiente à utiliser ses nerfs, comme si elle avait à nouveau son bras).

Source : National Geographic


 

La dernière étape consistait à interpréter les signaux électriques envoyés par le cerveau, tels que «déplier le coude» ou «tourner le poignet». Après avoir branché des électrodes sur le moignon de la patiente afin d’enregistrer tous les ordres du cerveau, il ne restait plus qu’à programmer le microprocesseur de la prothèse, afin qu’il détecte le bon signal et l’envoie au bon moteur. Il aura quand même fallu quelques semaines pour que la patiente soit bien habituée à cette prothèse neurale, et qu’elle réussisse à bien retrouver les gestes qu’elle ne pouvait plus faire jusqu’à lors. Grâce à cette prothèse, elle a enfin retrouvé une certaine  indépendance, comme de pouvoir tartiner son pain le matin au petit déjeuner, et ce, toute seule. Son seul regret et de ne plus avoir la sensation du toucher. Un exemple simple: lorsqu’elle veut prendre un gobelet en plastique dans sa main bionique, la main à tendance à ne s’arrêter que lorsqu’il y a une résistance, or sur un gobelet en plastique il n’y en a pas.

Mais il y a déjà des prothèses neurales expérimentales qui sont muni d’un sens du toucher au bout des doigts: ce sont des coussinets qui sont reliés à des sortes de petits bâtonnets implantés dans le moignon. Plus la pression est grande, plus les sensations sont intenses dans les doigts fantômes (les doigts encore  cartographiés dans son cerveau). Cela donne de l’espoir, car peut être que d’ici quelques années, il existera des membres bioniques bien plus performants, et compensant totalement le manque.

 

 

2) Comment rendre l’ouïe à un sourd ?

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Implants cochléaires :

 

Ces 30 dernières années, prêt de 200 000 personnes dans le monde entier ont reçu des implants cochléaires. Ce sont des appareils implantés dans la tête, transmettant des signaux électroniques aux nerfs auditifs en contournant les zones sourdes de l'oreille. Voyons comment fonctionne cet appareil a travers un patient ayant bénéficié de cette prothèse auditive:

Aiden Kenny est un petit enfant sourd de naissance. On a affirmé à ses parents que rien ne pourrait remédier à la surdité du bébé. Puis les parents ont entendu parler d’un hôpital qui réalisait des opérations rendant l’ouïe au sourd. Ils y sont donc allés. Lorsque Aiden eu 10 mois, on lui plaça deux implants cochléaires. Après plusieurs opérations, où des chirurgiens de l’hôpital Johns Hopkins ont glissé 22 fils équipés d’électrodes dans ses cochlées (la partie de l’oreille interne qui, normalement, détecte les vibrations sonores)

 

Voici comment sont constitués les implants cochléaires :

 


Hôpital Johns Hopkins (image composite d’une radio prise pendant une opération chirurgicale)

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3) Comment rendre la vue à un aveugle ?

Vision bionique :

 

Les rétinites pigmentaires sont des maladies dégénératives héréditaires qui détruisent les photorécepteurs (les bâtonnets et les cônes) des cellules de l'œil, et dans la plus part des cas, finissent par engendrer une perte de la vue. Elles se manifestent d'abord par une perte de la vision nocturne, puis d'un rétrécissement du champ visuel, mais la perte de la vision centrale est tardive. Dans le monde, environ 1 personne sur 5000 est atteinte de cette maladie. Il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement pour lutter contre cette maladie.

Jo Ann Lewis a perdu la vue il y a déjà quelques années à cause de cela. Aujourd’hui, elle l’a un peu retrouvée, grâce aux travaux d’un ophtalmologiste, Mark Humayun. Une partie de la membrane interne de la rétine de Jo Ann Lewis n’avait pas disparu, cas fréquent avec cette maladie. Normalement, les cellules ganglionnaires et bipolaires de cette membrane recueillent les signaux émis par les bâtonnets et les cônes. Puis, elles les transmettent aux fibres du nerf optique. Mais personne ne sait quel langage parle la couche interne de la rétine, et donc comment fournir des images qui lui seraient compréhensibles. C’est alors qu’en 1992, que Mark Humayun a commencé à implanter, pour une durée limitée, de minuscules électrodes sur les rétines de patients venus se faire opérer pour une autre affection, afin de décrypter ce fameux langage.

Après 10 ans de recherche, Humayun et ses collègues ont réussi à mettre au point le système qu’ils ont baptisé «Argos», du nom du dieu grec aux cents yeux.   Les patients portaient ceci :6in Timberland Premium Velvet Boots Boot Ca1khh f Black L SHdqx67H

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Tamaris 25950 blk Noir Bottes blk Velvet Femme Des lunettes noires munies d’une caméra miniature et d’un émetteur radio. Des signaux vidéo sont transmis à un ordinateur accroché à la ceinture des patients, puis traduits en impulsion électriques identifiables par les cellules ganglionnaires. Ces impulsions sont alors communiquées à un récepteur placé derrière l’oreille. De là, un fil les amènent à l’intérieur de l’œil, vers un support comportant 16 électrodes reliées à la surface rétinienne. Les imputions électriques activent les électrodes, qui déclenchent la réaction des cellules, et le cerveau fait le reste. Les patients peuvent distinguer les contours des objets et certaines textures grossières. En 2006, Mark Humayun et une équipe internationale de chercheur sont parvenus à augmenter le nombre d’électrodes stimulant la rétine au nombre de 60. Cette progression a donc amélioré la qualité des images perçues avec cet appareil. Si avec la version précédente, on ne pouvait qu’apercevoir la silhouette d’un arbre, avec celle ci il est possible de voir les différentes branches d’un même arbre.

 

 


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