Dans un laboratoire de l’Université de Tianjin, un expérimentateur tape des mots avec sa pensée. (Photo Song Rui / Xinhua Daily Telegraph)

Interfaces cerveau-ordinateur : Taper des mots avec la pensée devient une réalité

• Un dispositif mis au point par des chercheurs chinois

• L’appareil est applicable en médecine, en réadaptation, etc.

• Destiné à un usage civil

Dans l’Université de Tianjin, des chercheurs ont accompli une prouesse intellectuelle. Dans ce temple du savoir au Nord de la Chine, ils ont développé une interface cerveau-ordinateur. A quoi cela sert-il vous allez demander. Comme leur nom l’indique, les interfaces cerveau-ordinateur (BCI – Brain-Computer Interface) sont des dispositifs qui assurent une communication directe entre le cerveau et un ordinateur. Essentiellement, ils réalisent le tour de force de la lecture des esprits, et leurs recherches ont fait des progrès remarquables ces dernières années – il existe des BCI capables de transformer les pensées en phrases audibles ou même de vous laisser jouer à un jeu de Tetris télépathique. En somme, ce dispositif permet aux utilisateurs de taper des mots avec leur pensée.
Selon un chercheur de l’Université de Tianjin, ce dispositif, mis au point indépendamment par la Chine, fournit un canal de communication directe entre le cerveau humain et le monde extérieur.
Un capuchon peut capter les signaux d’électro-encéphalographie (EEC) et les envoyer à l’ordinateur. Ensuite, les modèles du cerveau, qui portent l’intention de l’utilisateur, sont décodés par un algorithme sur l’appareil. Finalement, l’information est convertie en instructions et déclenche une action.
«Les signaux transmis et traités par le cerveau sont immergés dans le bruit de fond», a déclaré Ming Dong, chercheur à l’Université de Tianjin dans un communiqué de presse. «Cette puce BC3 [cerveau-ordinateur codec] a la capacité de discriminer les signaux électriques neuronaux mineurs et de décoder leurs informations efficacement, ce qui peut grandement améliorer la vitesse et la précision des interfaces cerveau-ordinateur».
Ming croit que la puce pourrait aider à faire sortir les BCI des laboratoires et à les intégrer dans le grand public.
«Les interfaces cerveau-ordinateur ont un avenir prometteur», a-t-il déclaré dans le communiqué. «La puce Brain Talker fait progresser la technologie BCI, lui permettant de devenir plus portable, portable et accessible au grand public».
A l’aide du BCI, un étudiant chercheur de l’Université de Tianjin a tapé 69 caractères en une minute via le contrôle mental, remportant ainsi le premier prix lors d’un concours de BCI organisé plus tôt cette année. La vitesse s’est avérée plus rapide que la saisie manuelle.
L’appareil est applicable en médecine, en réadaptation, en cognition cérébrale, en rétroaction neurale et en traitement des signaux, ont précisé les chercheurs, ajoutant que la technologie du BCI sera adaptée à un usage civil et que l’appareil deviendra plus facile à transporter et à utiliser, devenant ainsi portable à l’avenir.

JB


Interface cerveau-machine (ICM) en bref

Agir par la pensée
Une interface cerveau-machine (ICM) désigne un système de liaison directe entre un cerveau et un ordinateur, permettant à un individu d’effectuer des tâches sans passer par l’action des nerfs périphériques et des muscles. Ce type de dispositif permet de contrôler par la pensée, un ordinateur, une prothèse ou tout autre système automatisé, sans solliciter ses bras, mains ou jambes. Le concept remonte à 1973 et les premiers essais chez l’homme datent du milieu des années 90.

Comprendre les ICM
En cours de développement dans différents laboratoires à travers le monde, les interfaces cerveau-machine (ICM) sont des dispositifs qui devraient permettre à des personnes souffrant de handicaps majeurs de retrouver une certaine autonomie.

Comment ça marche ?
La structure d’une ICM comprend un système d’acquisition et de traitement des signaux cérébraux, un système de classification puis de traduction de ces signaux en commande (écriture sur écran, mouvement de fauteuil roulant ou de prothèse…). Concrètement, l’utilisateur focalise son attention sur une stimulation extérieure de son choix, ou bien imagine effectuer un mouvement. Cela génère une activité cérébrale caractéristique et mesurable à l’aide de capteurs. Ces signaux sont transmis à un ordinateur qui les analyse pour en extraire les données utiles, puis les transforme en commande pour la machine (prothèse, exosquelette, fauteuil roulant, interface logicielle, voix artificielle…). L’utilisateur observe le résultat de sa commande cérébrale, puis adapte sa pensée, affinant peu à peu la précision de l’action produite par le système.

 Enregistrer les signaux électriques
La première étape nécessaire au fonctionnement d’une ICM consiste à enregistrer l’activité cérébrale. Le plus souvent, des électrodes sont placées sur le crâne, sur le cortex ou dans le cerveau, afin d’enregistrer les signaux électriques émis par les neurones à l’occasion d’une pensée particulière.

Un logiciel interprète les signaux
Les électrodes utilisées pour l’enregistrement sont reliées à un logiciel externe, qui classe, analyse et interprète les signaux cérébraux, puis les restitue sous forme de commandes qu’exécute la machine contrôlée.
Selon la tâche à effectuer grâce à l’ICM, les signaux cérébraux enregistrés sont plus ou moins nombreux et profonds, et plus ou moins difficiles à traiter. Plusieurs dimensions rentrent en compte dans l’analyse : la durée des signaux, leur fréquence et leur répartition dans l’espace. Un prétraitement et un filtrage permettent de débarrasser les signaux enregistrés du bruit de fond. Le signal caractérisant l’intention est ensuite extrait, et ses composantes sont classées pour ne conserver que les informations utiles.

Les applications en santé
De nombreuses équipes de recherche travaillent au développement d’ICM destinées à la manipulation d’exosquelettes, des dispositifs de soutien destinés à des personnes totalement paralysées, afin de leur permettre de se lever, de se déplacer et d’effectuer différents mouvements. Mais bien d’autres applications sont envisagées: contrôler un fauteuil roulant ou une prothèse de membre, faire parler ou écrire un ordinateur. Aux Etats-Unis, des chercheurs ont déjà réussi à obtenir le contrôle à distance d’un bras robotisé par des personnes tétraplégiques.

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Numéro d'édition: 328

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