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Biomécanique et neurosciences pour l’analyse des mouvements humains

Les recherches mises en œuvre sur la plateforme biomécanique du Gipsa-Lab concernent l’étude de l’Homme en mouvement. Conscients que l’amélioration des connaissances fondamentales dans ce domaine passe par le développement d’une modélisation biomécanique et sensorimotrice fiable, la volonté des chercheurs est d’élaborer et de valider des outils d’évaluation adaptés prenant en compte les contraintes biophysiques de l’Homme en mouvement.

La gestion du mouvement humain nécessite le contrôle des différents segments corporels qui peuvent être coordonnés de multiples façons. Pour asservir le mouvement à un objectif, l’individu peut recourir à un nombre infini de trajectoires segmentaires qui restent elles-mêmes sous le contrôle de plusieurs actionneurs (muscles), le tout sur la base de sources d’informations sensorielles de différentes natures. Comprendre comment le système nerveux central de l’individu gère l’ensemble de ces différents niveaux de redondance et comment il arrive à proposer une solution optimale pour réaliser le geste reste une gageure scientifique. D’un point de vue mathématique, cela revient à résoudre des systèmes d’équations sous-déterminés, c’est-à-dire qui présentent plus d’inconnues que d’équations, donc une infinité de solutions.

L’originalité de la plateforme consiste à opérer un rapprochement des techniques de la biomécanique et des neurosciences, de l’automatique et du traitement du signal, ce qui constitue un atout pour s’attaquer aux verrous scientifiques posés par le mouvement humain. Une part importante de leur démarche repose ainsi sur l’implémentation correcte de capteurs et l’amélioration de la fiabilité des signaux d’entrée. Les modèles ainsi obtenus permettent des prédictions quantitatives, tant au niveau du mouvement sain qu’au niveau du mouvement pathologique. De nombreuses applications industrielles, militaires et pour la santé sont concernées dans de nombreux domaines (évaluation et rééducation fonctionnelle, interface Homme-machine, robotique bio-inspirée, robots chirurgiens, assistance aux personnes handicapées, etc.).

Les chercheurs mènent notamment des travaux sur la plasticité cérébrale associée à la restauration fonctionnelle de la motricité de la main, dans le cadre d’essais cliniques suite à des chirurgies par transferts de tendons. Ils développent également un projet autour de la réduction des troubles de l’équilibre chez les patients vestibulo [1]-déficients au moyen de l’immersion visuelle thérapeutique, avec notamment des protocoles de restauration fonctionnelle utilisant la réalité virtuelle.

Extrait du dossier de presse Visite du Laboratoire Grenoble images parole signal automatique (GIPSA-lab)

Voir aussi :


[1] Le système vestibulaire est un organe sensoriel situé dans l’oreille interne, qui contribue à la sensation de mouvement et à l’équilibre chez la plupart des mammifères.