Des bras robotiques virtuels surnuméraires peuvent avoir l’impression de faire partie du corps

Des équipes de recherche de l’Université de Tokyo, de l’Université Keio et de l’Université technologique de Toyohashi au Japon ont mis au point un système de membres robotiques virtuels qui peuvent être actionnés par les pieds des utilisateurs dans un environnement virtuel comme des membres supplémentaires, ou surnuméraires. Après l’entraînement, les utilisateurs ont déclaré avoir l’impression que les bras robotiques virtuels faisaient partie de leur propre corps. Publié dans Rapports scientifiquescette étude s’est concentrée sur les changements perceptifs des participants, dont la compréhension peut contribuer à la conception de systèmes robotiques réels de membres surnuméraires que les gens peuvent utiliser naturellement et librement, tout comme nos propres corps.

Que feriez-vous avec un bras supplémentaire, ou si comme l’ennemi juré de Spider-Man, le docteur Octopus, vous pouviez en avoir quatre de plus ? La recherche sur les membres robotiques supplémentaires, ou surnuméraires, vise à déterminer comment nous pourrions nous adapter, mentalement et physiquement, à l’ajout de membres supplémentaires à notre corps.

Ken Arai, doctorant au Research Center for Advanced Science and Technology (RCAST) de l’Université de Tokyo, s’est intéressé à cette recherche pour explorer les limites de la « plasticité » humaine, c’est-à-dire la capacité de notre cerveau à se modifier et à s’adapter aux changements externes et internes. Un exemple de plasticité est la façon dont nous pouvons apprendre à utiliser de nouveaux outils et parfois même les considérer comme des extensions de nous-mêmes, ce que l’on appelle « l’incarnation de l’outil », qu’il s’agisse du pinceau d’un artiste ou des ciseaux d’un coiffeur.

Pour explorer ces concepts en action, des équipes de l’Université de Tokyo, de l’Université Keio et de l’Université technologique de Toyohashi au Japon ont collaboré pour créer un système de membres robotiques virtuels. Elles ont ensuite demandé aux participants d’effectuer des tâches en réalité virtuelle (RV) à l’aide des membres virtuels.

« Nous avons cherché à savoir si les bras robotiques virtuels, en tant que membres surnuméraires, pouvaient être perçus comme faisant partie de notre propre corps, et si des changements perceptifs se produiraient concernant l’espace proximal autour du bras robotique », a déclaré Arai.

Les participants portaient un dispositif d’affichage monté sur la tête qui leur donnait une vue à la première personne de leurs propres bras représentés en RV, ainsi que des bras robotiques virtuels supplémentaires. Ils devaient ensuite effectuer des tâches en utilisant uniquement les bras robotiques virtuels, qui étaient contrôlés en bougeant leurs orteils. Des dispositifs tactiles transmettaient les sensations des bras robotiques virtuels au dessus et à la plante de leurs pieds lorsqu’ils touchaient un objet, comme une balle virtuelle.

Une fois que les participants ont appris à utiliser le système virtuel, ils ont déclaré avoir l’impression que les bras robotiques virtuels étaient devenus leurs propres bras supplémentaires et pas seulement des extensions de leurs bras ou pieds réels. Les scores de l’évaluation subjective sont devenus statistiquement plus élevés pour le « sentiment de propriété du corps », le « sentiment d’agence » et le « sentiment de localisation de soi », qui sont des mesures importantes de l’incarnation, où le membre robotique surnuméraire est capable de devenir une partie du corps », a déclaré Arai.

L’équipe a également constaté que l' »espace péripersonnel » du participant (la zone autour de notre corps que nous percevons comme étant notre espace personnel) s’étendait pour inclure la zone autour des bras robotiques virtuels. Comme l’explique Arai, « nous avons réussi à saisir l’association positive entre le changement perceptif de l’intégration visuo-tactile autour des membres robotiques surnuméraires (espace péripersonnel) et le changement de score de l’évaluation subjective de la sensation d’augmentation du nombre de ses bras (sensation de membre surnuméraire) ».

Ensuite, l’équipe veut examiner le potentiel de comportement coopératif entre les propres bras des participants dans la réalité virtuelle et les bras robotiques virtuels. « L’étude des mécanismes et de la dynamique de la sensation de membre surnuméraire rapportée ici du point de vue des neurosciences cognitives sera importante pour explorer les limites de la plasticité humaine et la conception de systèmes de membres robotiques surnuméraires », a déclaré Arai. On espère qu’en comprenant les changements perceptifs et l’effort cognitif requis pour faire fonctionner un système de membre robotique surnuméraire dans la RV, on pourra concevoir à l’avenir des systèmes réels que les gens pourront utiliser naturellement, tout comme leur propre corps.