De la prothèse à la perception proprioceptive grâce à la modélisation neuromécanique et la simulation optogénétique. – ProPerO

La proprioception fournit au cerveau des informations sur la cinétique et la cinématique du système musculo-squelettique. La perte de ces entrées sensorielles due à des maladies (par exemple, le diabète, les infections virales) ou à une amputation affecte profondément le contrôle moteur, entraînant une perte de précision des mouvements, ainsi que des douleurs chroniques et une perte de la perception de la propriété corporelle.
Contrairement à la vision ou au toucher, les représentations corticales des entrées proprioceptives sont entrelacées à la surface du cortex et ne suivent pas une organisation topographique. Jusqu'à présent, cela a entravé la restauration du retour proprioceptif par stimulation corticale mésoscopique, contrairement aux résultats prometteurs obtenus par cette méthode pour la restauration d'autres modalités sensorielles. Réussir à fournir des informations de type proprioceptive par stimulation corticale directe promet d’améliorer significativement le contrôle des prothèses et renforcer l'intégration sensorielle dans les systèmes neuroprothétiques.
Ici, nous formulons l'hypothèse qu’un retour proprioceptif peut être restauré dans le modèle animal souris via des stimulations corticales directes, en combinant (1) la prédiction en temps réel des signaux proprioceptifs à l'aide d'un modèle musculo-squelettique biomécanique du membre antérieur de la souris et (2) l'apprentissage profond pour construire une représentation structurée topographiquement du flux de données générées par la simulation.
Pour tester cette hypothèse, nous mettrons en œuvre ce retour proprioceptif dans une prothèse motorisée de patte avant de souris, et nous entraînerons les souris à résoudre des tâches de manipulation qui dépendent du contrôle de la prothèse. Nous explorerons ensuite l'espace des conceptions possibles de retour proprioceptif, en nous appuyant sur la mesure de la performance comportementale atteinte avec le retour proprioceptif artificiel de la prothèse.