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Les membres et la peau constituent les extensions naturelles somatosensorielles du corps, transmettant des informations concernant la sensation du toucher au cerveau. Cependant, ce système pourrait en réalité être plus complexe et développé. En effet, des chercheurs ont récemment montré que les outils que nous utilisons peuvent également participer au système somatosensoriel ; quand l’objet que nous tenons entre en contact avec une surface ou un autre objet, le cerveau est alors capable de savoir où se situent précisément ces points de contacts. Une découverte qui pourrait conduire à l’optimisation des prothèses actuelles, afin de les rendre plus sensibles.

Une nouvelle étude indique que nous pouvons sentir comment un objet que nous tenons entre en contact avec autre chose — presque comme s’il s’agissait d’une extension de nous-mêmes.

Si vous tenez un bâton que vous utilisez ensuite pour tapoter autre chose, par exemple, le cerveau semble activer un ensemble spécial de capteurs neuronaux pour déterminer ce qui vient de se passer en utilisant les modèles de vibration lorsqu’ils sont envoyés à travers notre système nerveux. La recherche a été publiée dans la revue Current Biology.

Bien sûr, si quelque chose que nous tenons est touché, nous pouvons sentir le changement de pression lorsqu’elle est transmise à nos doigts — mais cette dernière étude montre comment nous pouvons également déterminer l’emplacement exact du contact sur l’objet. « L’outil est traité par le cerveau comme une extension sensorielle de votre corps » déclare le neuroscientifique Luke Miller, de l’Université de Lyon.

Contact entre objets : un mécanisme neuronal similaire à celui du contact avec la peau

À travers 400 tests différents, Miller et ses collègues ont demandé à 16 participants à l’étude de tenir des tiges en bois et leur ont demandé d’essayer de déterminer quand deux impulsions sur ces tiges étaient faites dans des endroits proches les uns des autres. Et les bénévoles étaient étonnamment bons dans ce domaine : ils pouvaient reconnaître deux contacts à proximité dans 96% des cas.

cerveau outils

Lorsque nous tenons un objet et qu’il entre en contact avec une autre surface, les informations sont traitées par le cortex somatosensoriel d’une manière semblable au contact avec la peau ; cela permet au cerveau de déterminer où se situe le point de contact. Crédits : Tobias Heed

Au cours des expériences, les chercheurs ont également utilisé un équipement d’électroencéphalographie (EEG) pour enregistrer l’activité cérébrale des participants. Ces analyses ont montré que le cerveau utilise des mécanismes neuronaux similaires — en particulier dans le cortex somatosensoriel primaire et le cortex pariétal postérieur — pour détecter les contacts sur notre propre peau et sur les objets que nous tenons.

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Récepteurs paciniens : ils permettent de localiser des points de contacts indirects

Nous pouvons probablement identifier l’emplacement d’un toucher sur un objet avant qu’il ne cesse de vibrer, suggèrent les chercheurs ; cela pourrait se produire en aussi peu de temps que 20 millisecondes, sur la base de modèles informatiques que l’équipe a exécutés en tant que suivi de l’expérience principale. Et il ne s’agit pas d’une idée complètement nouvelle — pensez à des personnes malvoyantes utilisant une canne pour sentir ce qui les entoure — mais personne n’a auparavant examiné ce qui se passe dans le cerveau avec autant de détails.

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Il semble que le cerveau soit capable de décoder les vibrations lorsqu’elles traversent certaines terminaisons nerveuses de notre peau, appelées récepteurs paciniens. En recevant des informations de ces récepteurs entre nos mains, les parties du cerveau responsables peuvent alors déterminer où un objet est touché — et les chercheurs pensent que nous avons peut-être même adapté la façon dont nous tenons les outils pour obtenir un meilleur retour d’information sur ce que font ces derniers (de façon innée).

Vers des prothèses au fonctionnement plus réaliste

Une utilité directe de ces recherches serait dans le fait d’adapter la façon dont les prothèses sont conçues : si nous comprenons comment les objets entre le corps et le reste du monde peuvent transmettre des informations à notre cerveau, nous pourrions être en mesure de les faire mieux fonctionner en tant que capteurs. Le travail s’appuie sur des recherches antérieures de la même équipe, sur la façon dont les objets peuvent agir comme des extensions de notre corps.

« Nous montrons que les outils sont fondamentaux pour le comportement humain, d’une manière auparavant sous-estimée : ils élargissent les frontières somatosensorielles de notre corps au niveau neuronal. Par conséquent, plutôt que de s’arrêter à la peau, nos résultats suggèrent que le traitement somatosensoriel s’étend au-delà du système nerveux pour inclure les outils que nous utilisons » concluent les chercheurs.

Sources : Current Biology

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