Si de nombreux scientifiques tentent de mettre au point des technologies pour « réparer les vivants » (pour reprendre le titre un célèbre roman français de M. de Kerangal), d’autres travaillent à l’utilisation de celles-ci pour améliorer le confort des bien-portants, voire pour augmenter les capacités du corps humain (c’est le cas par exemple, pour les exosquelettes). Il y a quelques années, Dani Clode, une designer londonienne a élaboré le « Troisième pouce » (Third Thumb), un doigt robotique supplémentaire. En dehors de tout débat sur le bien-fondé ou non de cette invention, la présente recherche a pour intérêt de poser la question suivante : comment le cerveau humain s’adapte-t-il à ce troisième pouce, à cette augmentation du corps ?

Question importante en effet, puisque si les dispositifs d’augmentation du corps peuvent technologiquement avancer à grands pas, il est important, et même primordial d’étudier la capacité du cerveau à apprendre, à s’adapter à eux. Une équipe de neuroscientifiques basés au Plasticity Lab (University College, Londres, Royaume-Uni) a donc considéré que le Troisième pouce représentait une augmentation motrice idéale pour leurs recherches. Selon T. Makin, principal auteur de l’étude : « en étudiant des personnes utilisant le Troisième Pouce de Dani, nous avons cherché à répondre à des questions clés, à savoir si le cerveau humain peut supporter une partie supplémentaire du corps, et comment cette technologie peut avoir un impact sur notre cerveau. »

L’équipe de recherche a alors recruté 20 personnes qui ont passé cinq jours à s’entraîner en laboratoire à manier ce Troisième pouce. On leur a même demandé d’emporter ce doigt robotique (qui se porte sur le côté de la main opposé au pouce réel, près du petit doigt) chez eux et de l’utiliser au moins deux heures par jour. De manière pratique, pour actionner ce Troisième pouce, des capteurs de pression sont attachés aux pieds, sous les gros orteils et sont connectés (sans fil) au pouce mécanique. Au cours des sessions quotidiennes en laboratoire, les participants ont dû réaliser des tâches normalement bimanuelles en utilisant uniquement la main augmentée, comme ramasser plusieurs balles ou verres à vin. Très rapidement, les sujets ont maitrisé ce « corps étranger » et ont fait preuve de plus en plus de dextérité. Ils sont même parvenus à construire une tour avec des blocs de bois tout en résolvant un problème de mathématique (situation de double tâche) ou en ayant les yeux bandés. En parallèle, les sujets ont été testés sur une variété de tests d’imagerie comportementale et cérébrale (scans IRMf), conçus pour observer la représentation de la main augmentée pré et post entrainement. 10 personnes ont constitué un groupe témoin. Elles ont suivi un protocole identique, sauf qu’elles ont utilisé une version statique du troisième pouce.

Les données de l’imagerie cérébrale indiquent une modification de l’activité du cortex sensorimoteur, après seulement cinq jours d’utilisation du troisième pouce ; avec un changement particulièrement notable et rapide dans les zones du cerveau responsables de la représentation de la main. Il faut savoir que dans notre cerveau, chaque doigt est représenté distinctement des autres, mais chez les participants équipés du troisième pouce, le modèle d’activité cérébrale correspondant à chaque doigt est devenu plus similaire. Autrement dit, la représentation motrice de la main augmentée (même lorsque le troisième pouce n’était pas porté) avait diminué. Le dispositif d’augmentation du corps a donc modifié la façon dont le cerveau perçoit la main.

A noter que les scans réalisés sur quelques participants une semaine plus tard ont révélé que les changements décrits précédemment pourraient ne pas être à long terme, même si, selon les auteurs, cela pourrait être lié à la courte durée de l’étude.

P. Kieliba insiste sur l’importance de cette découverte : « Dans notre laboratoire, nous étudions les représentations de la main depuis un certain temps déjà, et nous constatons généralement que la représentation de la main reste très stable, très cohérente chez les participants et entre eux. Par exemple, même après le changement le plus profond de la main, à savoir l’amputation du bras, la représentation du membre amputé reste stable dans le cerveau. Donc, la voir changer, après seulement 5 jours d’utilisation du Troisième Pouce, n’est pas anodin pour nous ! »

T. Makin, également co-auteur de l’étude rappelle quant à lui que : « L'évolution ne nous a pas préparés à utiliser une partie du corps supplémentaire, et nous avons découvert que pour étendre nos capacités de manière nouvelle et inattendue, le cerveau devra adapter la représentation du corps biologique. »

En effet, cette recherche met en lumière l’importance de comprendre comment notre cerveau peut réagir et s’adapter à des dispositifs d’augmentation du corps (avec la plasticité cérébrale) pour une mise en œuvre réussie de ceux-ci.