introduction
Afin de parler au mieux des possibilités de restaurations des capacités motrices et sensorielles, il faut d'abord connaître les capacités perdues. Il est également primordial de comprendre le fonctionnement du système nerveux humain. Comment une information est-elle transmise du cerveau à la main ?
La main biologique
Motricité
La commande de tout mouvement volontaire vient du cerveau. Ce mouvement est coordonné et réflechi par plusieurs parties du cerveau. Tout d’abord, le cervelet qui coordonne les mouvements et gère l’équilibre du corps. Ensuite, Le lobe occipital en reçevant et interprétant les signaux nerveux relatifs à la vision. Enfin, le lobe frontal, plus précisement le cortex moteur, se charge d’obtenir une posture optimale et de planifier l’action .
Système nerveux
L’unité structurale et fonctionnelle du système nerveux, est le neurone, c’est à dire la cellule nerveuse. Le neurone comprend une partie volumineuse et le corps du neurone, qui contient le noyau. De ce corps partent des prolongements en forme de fibres : les dendrites et un axone (ci-dessous). Les dendrites sont courtes et ramifiées. Elles reçoivent des informations de l’environnement et du milieu interne, et des messages transmis par d’autres cellules nerveuses. Elles transmettent tout cela, sous forme d’impulsions, au corps du neurone. L’axone, qui est généralement beaucoup plus long que les dendrites, transmet aux autres cellules les messages émis par le corps du neurone. Certains axones, notamment ceux qui relient la moelle épinière au pied, peuvent mesurer plus d’un mètre.
L’axone se termine par une arborisation dont les branches, les télodendrons, portent à leurs extrémités un corpuscule nerveux terminal. Ce corpuscule est une structure spécialisée qui transmet les messages du neurone aux autres cellules en libérant des médiateurs chimiques, les neurotransmetteurs. La jonction entre un corpuscule nerveux terminal et une cellule cible s’appelle synapse. La cellule cible peut être un autre neurone ou une cellule effectrice (cellule musculaire ou glandulaire). La cellule émettrice s’appelle cellule présynaptique et la cellule cible s’appelle cellule postsynaptique. Un axone très ramifié peut comporter des centaines voir des milliers de corpuscules nerveux terminaux.
Plus précisément, l’information électrique se déplace grâce à des ions, habituellement les ions positifs (cations) qui se situent hors de la membrane et les ions négatifs (anions) à l'intérieur. Sous impulsion électrique, les cations passent à l'intérieur et les anions à l'extérieur.
Mouvement volontaire
Faire un mouvement engendre un processus complexe mais il est réalisé en quelques millisecondes. D’abord, le cerveau reconnaît un objet, le situe dans l’espace et prend en compte dans cette phase d’initiation, le contexte. Ensuite, inconsciemment, il programme le mouvement c’est-à-dire choisir le membre, la manière de s’y prendre etc. Cette phase fait appel à l’expérience, aux informations enregistrées précédemment, jusqu’à l’imagination des conséquences.
Dans la pratique, ce sont les neurones sensitifs, ou l’intention consciente qui envoient un message au cortex qui programme le mouvement. Par la suite, des signaux circulent d’organe en organe: d’abord le cortex transmet un message aux muscles, plus tard, la cellule sensitive du muscle envoie un autre signal au cervelet, puis celui-ci expédie un message au cortex afin de provoquer le mouvement, enfin le cervelet renvoie un signal électrique aux muscles afin de contrôler le mouvement.
Dans la pratique, ce sont les neurones sensitifs, ou l’intention consciente qui envoient un message au cortex qui programme le mouvement. Par la suite, des signaux circulent d’organe en organe: d’abord le cortex transmet un message aux muscles, plus tard, la cellule sensitive du muscle envoie un autre signal au cervelet, puis celui-ci expédie un message au cortex afin de provoquer le mouvement, enfin le cervelet renvoie un signal électrique aux muscles afin de contrôler le mouvement.
Mouvements possibles et caractéristiques de la main
La main humaine est une merveille mécanique dont les capacités sont grandes. Son creusement de la paume, son métacarpe ainsi que la possibilité de mettre en contact le pouce avec chacun des autres doigts font d’elle un outil exceptionnel. Cette organe contient 29 articulations, 39 muscles, et 48 nerfs. Son toucher est très précis, avec 2500 récepteurs tactiles par centimètres carré, il permet d'être sensible à un relief de 2 millimètres tout comme à une masse de 0,008 gramme. Enfin, la main humaine possède une mobilité de 23 degrés et une vitesse de fermeture de 80 centièmes de seconde. Tout cela pour un poids total de 500g alors qu'elle peut soulever 40kg !
Le retour sensoriel
Le toucher est certainement le sens le plus vital des 5 que nous possédons. Il est pour notre corps un système d’alarme afin que nous puissions nous protéger de notre environnement mais aussi d’être en contact avec lui. Emotionnellement, il joue également un rôle important: nous avons besoin de câlins, de contacts. Grâce à différents capteurs, nous sommes sensibles aux sensations des plus agréables, aux plus douloureuses, nous sentons, par exemple, la pression, la chaleur (fraîcheur), la douleur etc. Nous trouvons d’abord des capteurs sensoriels du toucher, en très grand nombre: environ 100 000, ils sont sensibles à tout. Ces derniers ce situent dans l’épiderme, couche dans laquelle aussi se transforment les informations sensorielles en signaux électriques, mais nous avons dans le derme (en dessous) des capteurs plus importants: des corpuscules. Ces organes sont des récepteurs tactiles spécialisés (en pression faible, forte, en chaleur...). Nous pouvons en discerner plusieurs comme le corpuscule de Pacini, très gros, qui transmet des informations sur le tact ainsi que la pression. Les corpuscules de Meissner, présents en majorité dans la pulpe des doigts, renseignent l’organisme sur la pression exercée sur la peau en cas de contact rapide, en complément à ceux de Merkel qui avertissent sur le toucher continu de la peau, surtout au niveau des doigts. En dessous de ce derme constitué de capteurs, de poils et de vaisseaux sanguins, se situe l’hypoderme, une couche de graisse.
Ces informations sensorielles cheminent jusqu’au cerveau à travers les nerfs, puis la molle épinière et entre dans le cortex ou elles sont analysées.
conclusion
La main est un organe très complet et incroyable que les chercheurs en prothèse rêvent de pouvoir reproduire robotiquement. Ces reproductions servent à l’élaboration de prothèses pour les personnes ayant un bras amputé. Nous allons à présent nous concentrer sur les prothèses mécaniques, les reproductions les plus sommaires de cette main biologique.