Hybrid sensorimotor performance
Contrôle sensorimoteur hybride

INCIA

Notre équipe utilise des systèmes hybrides, qui mixent des contrôleurs biologiques avec des dispositifs artificiels, dans le but (i) d’augmenter notre compréhension des mécanismes fondamentaux de contrôle sensorimoteur chez l’homme, et (ii) d’exploiter ces mécanismes pour restaurer ou optimiser nos mouvements. Plutôt que d’être pré-programmé dans le cerveau, la coordination de nos mouvements dépend de boucles sensorimotrices qui opèrent à différents niveaux du système nerveux et de l’appareil moteur. Par exemple, la mécanique de nos muscles fournit une réponse instantanée et fonctionnelle face à de petites perturbations, et les réflexes spinaux et transcorticaux sont capables d’absorber des perturbations plus importantes en coordonnant précisément la réponse de nos muscles. Ces boucles sont typiquement inopérantes dans le cas d’un dispositif artificiel, tel une prothèse dont la mécanique diffère beaucoup de celle du membre original, et qui ne fournit pas de retours sensoriels. Nous utilisons une variété de systèmes hybride en boucle fermé afin d’étudier comment les boucles sensorimotrices de bas niveau interagissent avec la biomécanique de nos membres, comment elles contribuent à la production de mouvements coordonnés, et comment les réintroduire dans des stratégies de contrôle hybrides permettant de restaurer des mouvements.


English version

Our team uses hybrid systems, which mix biological control with artificial devices, in order to (i) increase our understanding of sensorimotor control and (ii) exploit this knowledge to restore and optimize movement. Instead of being pre-programmed in the brain, movement coordination largely depends upon multiple feedback loops that operate at different levels of the sensorimotor control system. For instance, muscle mechanics provides an instantaneous functional response to small perturbations, while segmental and transcortical reflexes are able to absorb increasingly larger perturbations by precisely coordinating muscle responses for the complex musculoskeletal design of our limbs. These loops are typically violated in the case of artificial devices, such as with prosthetic limbs whose biomechanics differs from that of original limbs, and which lack sensory feedback. We use a range of closed loop hybrid systems to investigate how these lower feedback loops interact with limb’s biomechanics, how they contribute to the production of normal, coordinated movements, and how to improve the design of hybrid control strategies to restore movements.