Une étude de l'Université Johns Hopkins montre que l'application d'un léger courant électrique au cervelet améliore la capacité d'un individu à transférer des compétences de la réalité virtuelle vers un environnement réel, en particulier lors d'une chirurgie robotique. Cette technologie pourrait révolutionner les méthodes de formation dans diverses industries de haute technologie, notamment la médecine et la robotique.
Des chercheurs de l’Université Johns Hopkins ont découvert qu’une légère stimulation électrique du cervelet améliore considérablement le transfert de la formation en réalité virtuelle vers des tâches réelles en chirurgie robotique, annonçant des avancées potentielles dans les méthodes de formation médicale et technique.
Les personnes ayant reçu une légère stimulation électrique à l’arrière de la tête ont appris à manipuler des outils chirurgicaux robotisés dans la réalité virtuelle puis dans le monde réel plus facilement que celles qui n’ont pas reçu ces stimulations, montre une nouvelle étude.
Les résultats montrent pour la première fois comment la stimulation d'une partie spécifique du cerveau appelée cervelet peut aider les travailleurs de la santé à appliquer ce qu'ils ont appris en réalité virtuelle à la salle d'opération réelle, une transition indispensable dans un domaine qui s'appuie de plus en plus sur des simulations numériques pour la formation, a déclaré l'auteur de l'étude Jeremy D. Brown, roboticien à l'Université Johns Hopkins.
"La formation en réalité virtuelle est différente de la formation dans l'environnement réel, et nos recherches précédentes ont montré qu'il est difficile de transférer les compétences acquises lors de simulations dans le monde réel", a déclaré Brown, professeur agrégé John C. Malone de génie mécanique. "Il est difficile de dire que les résultats statistiques sont exacts, mais nous avons conclu que les personnes participant à l'étude étaient capables de transférer plus facilement leurs compétences de la réalité virtuelle au monde réel lorsqu'elles étaient exposées à ce type de stimulation."
Les résultats de la recherche ont été publiés aujourd'hui (20 décembre) dans Nature Scientific Reports.
Les participants ont d’abord inséré une aiguille chirurgicale dans trois petits trous lors d’une simulation virtuelle, puis se sont entraînés dans un scénario réel à l’aide du da Vinci Research Kit, un robot de recherche open source. Les chercheurs affirment que les exercices imitent les mouvements requis lors d’une intervention chirurgicale sur les organes abdominaux.
Les participants reçoivent un faible courant électrique via des électrodes ou de petits coussinets sur leur cuir chevelu pour stimuler le cervelet du cerveau. La moitié des participants ont reçu un courant constant tout au long du test, tandis que les autres n'ont reçu qu'une brève stimulation au début du test et aucune stimulation du tout pour le reste du test.
Les personnes ayant reçu une stimulation électrique constante ont constaté une dextérité considérablement améliorée. Aucun d’entre eux n’avait de formation préalable en chirurgie ou en robotique.
"Le groupe qui n'a pas reçu de stimulation a eu quelques difficultés à appliquer les compétences acquises en réalité virtuelle à des robots réels, en particulier les mouvements les plus complexes impliquant des mouvements rapides", a déclaré Guido Caccianiga, un ancien expert en robotique de l'Université Johns Hopkins, aujourd'hui à l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents. "Le groupe qui a reçu une stimulation cérébrale a mieux réussi ces tâches."
Les scientifiques ont démontré que la stimulation cérébrale non invasive, une méthode permettant d'influencer certaines parties du cerveau depuis l'extérieur du corps, est bénéfique à l'apprentissage moteur dans les traitements de rééducation, ont indiqué les chercheurs. Grâce à leurs travaux, l'équipe a fait passer la recherche à un niveau supérieur en testant comment la stimulation du cerveau peut aider les chirurgiens à acquérir les compétences dont ils pourraient avoir besoin dans le monde réel, a déclaré la co-auteure de l'étude Gabriela Cantarero, ancienne professeure adjointe de médecine physique et de réadaptation à Johns Hopkins.
"Nous pouvons réellement influencer le comportement avec cet appareil", a déclaré Cantarero. "Nous pouvons vraiment quantifier chaque petit aspect des mouvements, des écarts et des erreurs des personnes."
Les systèmes chirurgicaux robotisés offrent d’énormes avantages aux cliniciens en améliorant les compétences humaines. Ils aident les chirurgiens à minimiser les tremblements des mains et à effectuer des tâches fines et précises avec une vision améliorée.
En plus d’avoir un impact sur la manière dont les futurs chirurgiens acquièrent de nouvelles compétences, ce type de stimulation cérébrale est également prometteur pour l’apprentissage de compétences dans d’autres secteurs qui s’appuient sur la formation en réalité virtuelle, en particulier celui de la robotique.
Même en dehors de la réalité virtuelle, une telle stimulation a le potentiel d’aider les gens à apprendre de manière plus générale, affirment les chercheurs.
"Et si nous pouvions montrer que, grâce à la stimulation cérébrale, on peut acquérir une nouvelle compétence en deux fois moins de temps ?" » dit Casianiga. "Cela représente une marge de coût énorme, car vous pouvez former les gens plus rapidement ; vous économisez beaucoup de ressources pour former davantage de chirurgiens ou d'ingénieurs qui travailleront régulièrement avec ces technologies à l'avenir."
Compilé à partir de : ScitechDaily