Les gens se sentent plus connectés aux mains bioniques « en forme de pince à épiler » dans la réalité virtuelle, selon une étude

Certains disent que la prochaine étape de l’évolution humaine sera l’intégration de la technologie à la chair. Aujourd’hui, des chercheurs ont utilisé la réalité virtuelle pour tester si les humains peuvent ressentir une incarnation – le sentiment que quelque chose fait partie de leur corps – envers des « mains » prothétiques qui ressemblent à une paire de pinces.

Ils rapportent dans le journal iScience que les participants ressentaient un degré égal d'incarnation des mains-pinces et étaient également plus rapides et plus précis dans l'exécution de tâches motrices en réalité virtuelle que lorsqu'ils étaient équipés d'une main humaine virtuelle.

“Pour que notre biologie fusionne parfaitement avec les outils, nous devons sentir que les outils font partie de notre corps”, explique le premier auteur et neuroscientifique cognitif Ottavia Maddaluno, qui a mené les travaux à l'Université Sapienza de Rome et à la Fondation Santa Lucia IRCCS avec Viviane Betti. “Nos résultats démontrent que les humains peuvent expérimenter un outil greffé comme partie intégrante de leur propre corps.”

Des études antérieures ont montré que l’utilisation d’outils induit des changements plastiques dans le cerveau humain, tout comme l’utilisation de membres prothétiques anthropomorphes. Cependant, une question scientifique ouverte est de savoir si les humains peuvent incarner des outils ou des prothèses bioniques qui ne ressemblent pas à l’anatomie humaine.

Pour étudier cette possibilité, les chercheurs ont utilisé la réalité virtuelle pour mener une série d’expériences sur des participants en bonne santé. Dans l'environnement de réalité virtuelle, les participants disposaient soit d'une main de type humain, soit d'un « outil bionique » ressemblant à une grande paire de pinces greffées au bout de leur poignet. Pour tester leur motricité et leur dextérité, les participants devaient faire éclater des bulles d'une couleur spécifique (en les pinçant avec leur pince à épiler ou entre leur index et leur pouce). Pour cette tâche simple, les chercheurs ont constaté que les participants étaient plus rapides et plus précis pour faire éclater des bulles virtuelles lorsqu’ils avaient les mains avec une pince à épiler.

Ensuite, l’équipe a utilisé un test appelé « tâche de congruence intermodale » pour comparer l’incarnation implicite ou inconsciente de la main virtuelle et de l’outil bionique. Lors de ce test, les chercheurs ont appliqué de petites vibrations au bout des doigts des participants et leur ont demandé d'identifier quels doigts étaient stimulés. Au même moment, une lumière vacillante s’affichait sur l’écran de réalité virtuelle, soit sur le même doigt que le stimulus tactile, soit sur un doigt différent. En comparant la précision et les temps de réaction des participants au cours des essais avec des stimuli correspondants et non correspondants, les chercheurs ont pu évaluer leur degré de distraction par le stimulus visuel.

“C'est un indice de l'ampleur de l'inadéquation dans votre cerveau entre ce que vous ressentez et ce que vous voyez”, explique Maddaluno. “Mais cette inadéquation ne pourrait se produire que si votre cerveau pense que ce que vous voyez fait partie de votre propre corps ; si je ne sens pas que l'outil bionique que je vois à travers la réalité virtuelle fait partie de mon propre corps, le stimulus visuel ne devrait apporter aucune interférence.”

Dans les deux cas, les participants ont été plus rapides et plus précis pour identifier lesquels de leurs vrais doigts ont été stimulés lors des essais avec des stimuli tactiles et visuels correspondants, ce qui indique que les participants ont ressenti un sentiment d'incarnation à la fois envers la main humaine virtuelle et les mains de la pince à épiler.

Cependant, il y avait une plus grande différence entre les essais appariés et non appariés lorsque les participants avaient une pince à épiler plutôt que des mains humaines, ce qui indique que la prothèse non anthropomorphe entraînait un sentiment d'incarnation encore plus grand. Les chercheurs pensent que cela est dû à la simplicité relative des mains de la pince à épiler par rapport à une main humaine, ce qui pourrait faciliter le calcul et l'acceptation par le cerveau.

“En ce qui concerne la tâche de pincement, les pinces sont fonctionnellement similaires à celles d'une main humaine, mais plus simples, et plus simples est également meilleure sur le plan informatique pour le cerveau”, explique Maddaluno.

L'équipe note que cela pourrait également être lié à l'hypothèse de la « vallée étrange », puisque les mains humaines virtuelles auraient pu être trop étrangement similaires mais distinctes pour une incarnation parfaite.

En plus des pinces, les chercheurs ont également testé un outil bionique en forme de clé et une main humaine virtuelle tenant une pince à épiler. Ils ont trouvé des preuves d'incarnation dans tous les cas, mais les participants avaient une incarnation plus élevée et étaient plus adroits lorsque les pinces étaient greffées directement sur leurs poignets virtuels que lorsqu'ils les tenaient dans leur main virtuelle.

Les participants ont également fait preuve d'un plus grand sentiment d'incarnation des outils bioniques lorsqu'ils ont eu l'occasion d'explorer l'environnement de réalité virtuelle avant d'entreprendre le test de congruence intermodale. “Pendant la tâche de congruence intermodale, les participants devaient rester immobiles, alors que pendant la tâche motrice, ils interagissaient activement avec l'environnement virtuel, et ces interactions dans l'environnement virtuel induisaient un sentiment d'action”, explique Maddaluno.

En fin de compte, les chercheurs affirment que cette étude pourrait éclairer la robotique et la conception de membres prothétiques. “La prochaine étape consiste à étudier si ces outils bioniques pourraient être intégrés chez des patients ayant perdu un membre”, explique Maddaluno. “Et nous souhaitons également étudier les changements plastiques que ce type d'outil bionique peut induire dans le cerveau des participants en bonne santé et des amputés.”