Les nouvelles prothèses myoélectriques sont mécaniquement performantes, mais leur commande est linéaire et ne repose pas sur les processus physiologiques des boucles sensori-motrices médullaires. Le SLR est un réseau spinal sensori-moteur dont la dynamique assure le contrôle du geste [1Tsianos G.A., Goodner J., Loeb G.E. Useful properties of spinal circuits for learning and performing planar reaches J Neural Eng 2014 ;  11 (5) : 056006

Cliquez ici pour aller à la section Références]. Dans cette étude, un tel réseau devait gérer la production d’un geste simple de flexion de l’avant-bras sur le bras, avec une amplitude et une vitesse données. La commande sensori-motrice complexe nécessaire à la réalisation de la tâche était entièrement produite par la dynamique du réseau [2Raphael G., Tsianos G.A., Loeb G.E. Spinal-like regulator facilitates control of a two-degree-of-freedom wrist J Neurosci 2010 ;

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Un modèle 3D de l’articulation du coude avec deux muscles antagonistes commandés par un réseau neuronal a été développé. La stimulation du réseau neuronal a été faite en deux temps. Une première phase (SET), règle l’excitabilité de l’ensemble des neurones et les propriétés des synapses pour mettre le réseau dans un état fonctionnel apte à gérer la production de mouvement sans toutefois le déclencher. Une seconde phase (GO) initie le geste en appliquant une stimulation sur l’ensemble du réseau, à l’exception des motoneurones α et γ, qui sont alors uniquement activés par le réseau. La commande est ainsi produite par la dynamique du réseau plutôt que de manière prédéfinie. Le modèle a été testé dans un environnement gravitaire [1Tsianos G.A., Goodner J., Loeb G.E. Useful properties of spinal circuits for learning and performing planar reaches J Neural Eng 2014 ;  11 (5) : 056006

Cliquez ici pour aller à la section Références] et en présence de perturbation [2Raphael G., Tsianos G.A., Loeb G.E. Spinal-like regulator facilitates control of a two-degree-of-freedom wrist J Neurosci 2010 ;

Cliquez ici pour aller à la section Références]. L’erreur quadratique moyenne (EQM) entre la cinématique obtenue et le trajet souhaité quantifie la qualité du mouvement. L’optimisation de l’EQM a été réalisée en recherchant la meilleure intensité du courant injecté dans chaque neurone aux étapes SET et GO, ainsi que les meilleures valeurs de seuil pré-synaptique et de conductance synaptique.

Pour un mouvement de flexion du coude de 40° en 300ms, l’EQM=5 deg2 [1Tsianos G.A., Goodner J., Loeb G.E. Useful properties of spinal circuits for learning and performing planar reaches J Neural Eng 2014 ;  11 (5) : 056006

Cliquez ici pour aller à la section Références] et 42,62 deg2 [2Raphael G., Tsianos G.A., Loeb G.E. Spinal-like regulator facilitates control of a two-degree-of-freedom wrist J Neurosci 2010 ;

Cliquez ici pour aller à la section Références]. Ces résultats produisent une cinématique très proche de celle souhaitée.

Un mouvement de flexion du coude peut donc être généré et stabilisé en l’absence de stimulation directe des motoneurones α et γ dans un environnement gravitaire et perturbé. Cette recherche illustre le rôle de régulateur des réseaux médullaires sur les commandes descendantes [3Wolpert D.M., Diedrichsen J., Flanagan J.R. Principles of sensorimotor learning Nat Rev Neurosci 2011 ;  12 (12) : 739-751

Cliquez ici pour aller à la section Références]. Le cerveau ne pouvant contenir en mémoire toutes les commandes utilisées pour gérer les perturbations, les réseaux sensori-moteurs de la moelle épinière pourraient traiter localement ces perturbations. L’utilisation de ce type de réseau offre un avenir prometteur dans l’amélioration de la commande biomimétique des prothèses myoélectriques.