![\"large210709ter.jpg\"](\"\/wordpressfr\/wp-content\/uploads\/large210709ter.jpg\" "\\"large210709ter.jpg\\"")
La t\u00e9l\u00e9pathie et la t\u00e9l\u00e9kin\u00e9sie quittent le domaine de la parapsychologie pour s\u2019installer dans les laboratoires universitaires les plus s\u00e9rieux. Par la seule force de la pens\u00e9e, il est aujourd\u2019hui possible de communiquer et d\u2019agir sur son environnement. Le secret de ce nouveau pouvoir? Les \u00abbrain-computer interfaces (BCI)\u00bb, qui permettent au cerveau de se faire comprendre par un ordinateur. <\/p>\n
Ces recherches repr\u00e9sentent un espoir tr\u00e8s concret pour les personnes enti\u00e8rement paralys\u00e9es, qui pourront retrouver une mobilit\u00e9 perdue. A l\u2019Idiap de Martigny et \u00e0 l\u2019EPFL, Jos\u00e9 del Rocio Mill\u00e1n d\u00e9veloppe une chaise roulante contr\u00f4l\u00e9e par la pens\u00e9e. Son \u00e9quipe utilise une interface bas\u00e9e sur l\u2019\u00e9lectroenc\u00e9phalographie (EEG). <\/p>\n
Pour commencer \u00e0 interagir avec l\u2019ordinateur, il suffit de se coiffer d\u2019un bonnet contenant une trentaine d\u2019\u00e9lectrodes, qui permettent d\u2019enregistrer des signaux neuronaux de notre cerveau. Il s\u2019agit d\u2019une BCI \u00abnon-invasive\u00bb.<\/p>\n
Un \u00e9tat mental pr\u00e9cis — comme par exemple imaginer un certain mouvement de la main gauche ou de la main droite — est associ\u00e9 aux diff\u00e9rents d\u00e9placements de la chaise roulante: avancer ou s\u2019arr\u00eater, pivoter \u00e0 gauche ou \u00e0 droite. Il est \u00e9galement possible d\u2019utiliser des t\u00e2ches cognitives, comme par exemple faire des calculs mentaux, penser \u00e0 des mots ou encore imaginer une personne.<\/p>\n
\u00abC\u2019est un exercice similaire \u00e0 la visualisation des mouvements effectu\u00e9e par des sportifs d\u2019\u00e9lite, explique le chercheur. Dans mon cas, c\u2019est la torsion des mains et la visualisation d\u2019une rotation dans l\u2019espace qui fonctionne le mieux.\u00bb<\/p>\n
Lire dans l\u2019esprit<\/b><\/p>\n
Un algorithme analyse le signal chaotique provenant de l\u2019EEG pour y reconna\u00eetre les diff\u00e9rences subtiles existant entre un cerveau se concentrant sur un mouvement de la main et le m\u00eame cerveau ne faisant rien en particulier. Une fois qu\u2019il a reconnu une intention, il la transmet \u00e0 la chaise roulante robotis\u00e9e.<\/p>\n
Les BCI n\u00e9cessitent toujours un apprentissage mutuel, qui peut ici durer quelques jours. L\u2019algorithme doit apprendre \u00e0 reconna\u00eetre les signaux neuronaux de l\u2019usager, car chacun g\u00e9n\u00e8re son propre signal individuel. De son c\u00f4t\u00e9, l\u2019homme doit r\u00e9ussir \u00e0 \u00e9mettre un signal le mieux reconnaissable pour l\u2019ordinateur — en quelques sortes, \u00e0 penser d\u2019une mani\u00e8re plus claire. Cela se fait naturellement par feedback: il voit imm\u00e9diatement le r\u00e9sultat de ses pens\u00e9es.<\/p>\n
\u00abC\u2019est comme faire du v\u00e9lo, commente Jos\u00e9 del Millan. Au d\u00e9but, il faut se concentrer, mais apr\u00e8s cela devient automatique.\u00bb L\u2019usager peut d\u2019ailleurs changer petit \u00e0 petit de choix d\u2019\u00e9tat mental, la chaise roulante \u00e9voluera avec lui.<\/p>\n
La strat\u00e9gie de Jos\u00e9 del Millan consiste \u00e0 d\u00e9l\u00e9guer le plus possible \u00e0 la chaise roulante pour \u00e9viter que l\u2019utilisateur ne se fatigue trop vite, ce qui peut d\u00e9grader la lisibilit\u00e9 de son signal neuronal. Son \u00e9quipe travaille sur une chaise roulante intelligente, qui analyse son environnement \u00e0 l\u2019aide de d\u00e9tecteurs de distance. Elle parvient \u00e0 deviner l\u2019intention de l\u2019utilisateur et effectue ensuite elle-m\u00eame le mouvement dans ses d\u00e9tails. Si l\u2019usager s\u2019approche d\u2019une porte pour la franchir, elle s\u2019en rend compte et ex\u00e9cute toute seule les ajustements n\u00e9cessaires pour passer \u00e0 travers sans heurts.<\/p>\n
\u00abUne division des t\u00e2ches similaire a lieu dans le corps humain, par exemple dans la marche. Notre cerveau d\u00e9cide de la direction g\u00e9n\u00e9rale, mais c\u2019est la moelle \u00e9pini\u00e8re qui g\u00e8re les d\u00e9tails de la marche, \u00e0 savoir l\u2019\u00e9quilibre et la coordination des muscles. Le cerveau peut faire d\u2019autres choses en m\u00eame temps, comme parler ou r\u00e9fl\u00e9chir.\u00bb<\/p>\n
La chaise roulante intelligente remplace donc non seulement les jambes, mais aussi la moelle \u00e9pini\u00e8re.<\/p>\n
L\u2019utilisateur donne aussi un feedback inconscient \u00e0 la machine. \u00abImaginez que la chaise roulante interpr\u00e8te mal le signal neuronal et tourne \u00e0 droite alors que l\u2019usager voulait aller tout droit. La frustration de se voir mal compris engendre alors un signal c\u00e9r\u00e9bral que l\u2019algorithme sait discerner. La machine r\u00e9alise qu\u2019elle a commis une erreur. Elle en profite pour affiner son algorithme en int\u00e9grant cette donn\u00e9e. De plus, elle s\u2019arr\u00eate afin de laisser le temps \u00e0 l\u2019usager de se d\u00e9tendre et d\u2019affiner sa pens\u00e9e.\u00bb<\/p>\n
Ces r\u00e9actions qui nous trahissent<\/b><\/p>\n
A l\u2019EPFL, le Multimedia Signal Processing Group (MMSPG) du professeur Touradj Ebrahimi utilise \u00e9galement un \u00e9lectroenc\u00e9phalogramme, mais poursuit une strat\u00e9gie diff\u00e9rente. C\u2019est en faisant r\u00e9agir le cerveau que l\u2019ordinateur d\u00e9couvre les pens\u00e9es de l\u2019utilisateur. Devant ce dernier (coiff\u00e9 de ses \u00e9lectrodes), quelques images clignotent sur un \u00e9cran. Lorsque s\u2019allume l\u2019image choisie par l\u2019usager, le cerveau g\u00e9n\u00e8re un signal neuronal environ 300 millisecondes apr\u00e8s l\u2019illumination.<\/p>\n
Ce \u00absignal P300\u00bb r\u00e9v\u00e8le qu\u2019une reconnaissance, automatique et subconsciente, a eu lieu. En rep\u00e9rant les signaux P300 au sein de l\u2019EEG et en les comparant avec les instants o\u00f9 les images ont clignot\u00e9, l\u2019algorithme arrive \u00e0 deviner l\u2019image choisie. Il est \u00e9galement possible d\u2019utiliser des lettres de l\u2019alphabet, ce qui permet d\u2019\u00e9peler des mots — et donc de communiquer par la pens\u00e9e.<\/p>\n
Cette interface pourrait \u00eatre utilis\u00e9e un jour par des personnes totalement paralys\u00e9es pour allumer une lampe ou ouvrir une fen\u00eatre. Il y a deux ans, les chercheurs du MMSPG \u00e0 l\u2019EPFL ont collabor\u00e9 avec la Fondation Plein Soleil \u00e0 Lausanne pour travailler avec des patients paralys\u00e9s par une scl\u00e9rose en plaque.<\/p>\n
\u00abL\u2019interface fonctionne mieux avec les malades car ils sont bien plus motiv\u00e9s que les \u00e9tudiants qui testent nos exp\u00e9riences au laboratoire\u00bb, rapporte le doctorant Ashkan Yazdani. O\u00f9 en la collaboration? \u00abLa technologie n\u2019est pas encore suffisamment mature, indique Touadj Ebrahimi. Il faudrait des personnes travaillant sur le design, entre la recherche et l\u2019usager, pour d\u00e9velopper un appareil plus pratique et facile \u00e0 utiliser.\u00bb<\/p>\n
L\u2019avantage de ces BCI indirectes bas\u00e9es sur une r\u00e9action de l\u2019usager (appel\u00e9es \u00abstimulus driven\u00bb) est qu\u2019elles sont plus rapidement utilisables. D\u00e8s la premi\u00e8re s\u00e9ance, il est possible de se faire comprendre. Un apprentissage mutuel de l\u2019homme et de la machine permet d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer le processus de reconnaissance.<\/p>\n
Int\u00e9grer un membre robotis\u00e9 dans son esprit<\/b><\/p>\n
Ces BCI \u00abnon-invasives\u00bb sont relativement l\u00e9g\u00e8res. En revanche, elles souffrent des limitations de l\u2019EEG, une technologie rapide mais peu pr\u00e9cise, car le signal provient de plusieurs zones du cerveau.<\/p>\n
Pour plus de finesse, il faut utiliser des \u00e9lectrodes implant\u00e9es dans le cerveau. Encore plus impressionnantes, ces BCI invasives permettent aujourd\u2019hui \u00e0 des singes de contr\u00f4ler par la pens\u00e9e des bras robotis\u00e9s — et m\u00eame \u00e0 les utiliser pour se nourrir.<\/p>\n
\u00abNous avons commenc\u00e9 notre recherche en 1999 avec des rats, indique Miguel Nicolelis, directeur du Center for Neuroengineering au Centre m\u00e9dical de l\u2019Universit\u00e9 de Duke et professeur adjoint \u00e0 l\u2019EPFL. A la surface de leur cortex, nous avons implant\u00e9 une vingtaine d\u2019\u00e9lectrodes. Le signal \u00e9lectrique est ensuite filtr\u00e9 et reli\u00e9 \u00e0 un m\u00e9canisme donnant de l\u2019eau au rat. Au bout de quelques semaines, les rats arrivent \u00e0 contr\u00f4ler leurs neurones pour g\u00e9n\u00e9rer le bon signal.\u00bb<\/p>\n
En 2003, l\u2019\u00e9quipe de Nicolelis installe chez des singes 96 \u00e9lectrodes dans une zone du cortex active lors du mouvement de la main. Au d\u00e9but, l\u2019animal apprend \u00e0 bouger un curseur sur un \u00e9cran \u00e0 l\u2019aide d\u2019un joystick: il re\u00e7oit de la nourriture chaque fois qu\u2019il atteint la cible. Au m\u00eame moment, un algorithme apprend \u00e0 interpr\u00e9ter le signal neuronal en le comparant aux mouvements du pointeur.<\/p>\n
Dans une deuxi\u00e8me phase, les chercheurs alternent le contr\u00f4le du curseur: il est dirig\u00e9 parfois par le joystick, parfois par le signal neuronal du singe. Ce dernier n\u2019en sait bien \u00e9videmment rien et continue \u00e0 bouger sa main — sans savoir que c\u2019est quelquefois son cerveau qui est directement aux commandes. Motiv\u00e9 par la r\u00e9compense, il apprend \u00e0 affiner sa pens\u00e9e, inconsciemment. Les chercheurs finissent par d\u00e9brancher le joystick.<\/p>\n
Apr\u00e8s une dizaine de jours, le singe se rend compte qu\u2019il est inutile de bouger sa main et qu\u2019il commande le pointeur enti\u00e8rement par la pens\u00e9e.<\/p>\n
Les chercheurs ont ensuite adapt\u00e9 ce syst\u00e8me pour y int\u00e9grer le mouvement en trois dimensions d\u2019un bras robotis\u00e9, que les singes apprennent \u00e0 ma\u00eetriser pour amener de la nourriture \u00e0 leur bouche. \u00abIl s\u2019agit vraiment d\u2019un membre artificiel, que les singes ont int\u00e9gr\u00e9 dans leur cerveau\u00bb, avance Nicolelis.<\/p>\n
Dans une exp\u00e9rience r\u00e9cente, les singes ont contr\u00f4l\u00e9 via internet des jambes robotis\u00e9es situ\u00e9es au Japon. Les singes commencent d\u2019abord \u00e0 marcher sur un tapis roulant, et finissent par contr\u00f4ler le robot uniquement par la pens\u00e9e \u00e0 l\u2019aide d\u2019un feedback visuel. Si le robot n\u2019a pas encore la complexit\u00e9 suffisante pour assurer son \u00e9quilibre, il d\u00e9montre les progr\u00e8s accomplis par la BCI invasive: un simple interrupteur en 1999, un curseur en deux dimensions et d\u00e9j\u00e0 un bras robotis\u00e9 \u00e0 sept axes en 2003 et, pour finir, une paire de jambes \u00e0 21 param\u00e8tres en 2008.<\/p>\n
\u00abNous avons voulu \u00e9galement d\u00e9montrer qu\u2019un membre robotique, m\u00eame au Japon, peut-\u00eatre plus rapide qu\u2019un membre normal. L\u2019information \u00e9lectronique se propage presqu\u2019\u00e0 la vitesse de la lumi\u00e8re — bien plus rapidement qu\u2019un signal neuronal!\u00bb<\/p>\n
Du singe, Nicolelis esp\u00e8re passer \u00e0 l\u2019homme, pour permettre \u00e0 des quadripl\u00e9giques de pouvoir marcher \u00e0 nouveau un jour gr\u00e2ce \u00e0 des jambes robotis\u00e9es. Il vient de lancer une collaboration internationale \u00e0 laquelle l\u2019EPFL participe: le \u00abWalk Again Project\u00bb.<\/p>\n
\u00abNos premiers tests avec des humains devraient commencer d\u2019ici la fin de l\u2019ann\u00e9e. Les \u00e9lectrodes ne resteront que trente jours, nous pr\u00e9f\u00e9rons ne prendre aucun risque. Il est vrai qu\u2019elles cr\u00e9ent une r\u00e9action inflammatoire locale au niveau des neurones, mais nos singes ont v\u00e9cu sans probl\u00e8me pendant plus de sept ans avec des \u00e9lectrodes.\u00bb<\/p>\n
Vers l\u2019homme-machine<\/b><\/p>\n
Des \u00eatres humains vivent d\u00e9j\u00e0 avec des BCI invasives. Depuis 2004, Erik Ramsey essaie de retrouver la parole, gr\u00e2ce \u00e0 un synth\u00e9tiseur vocal reli\u00e9 \u00e0 des \u00e9lectrodes situ\u00e9es dans zone active lorsqu\u2019il forme des sons par la pens\u00e9e. Malgr\u00e9 sa paralyse compl\u00e8te (\u00ablocked-in syndrome\u00bb), il a r\u00e9cemment r\u00e9ussi \u00e0 former des voyelles.<\/p>\n
Les premiers cyborgs sont probablement n\u00e9s en 1999, lorsque Philip Kennedy et Roy Bakay de l\u2019Universit\u00e9 d\u2019Emory pr\u00e8s d\u2019Atlanta implantent les premi\u00e8res BCI invasives dans deux patients paralys\u00e9s. La premi\u00e8re mourut apr\u00e8s quelques mois suite \u00e0 l\u2019\u00e9volution de sa maladie, une scl\u00e9rose lat\u00e9rale amyotrophique. Mais pendant quatre ans Johnny Ray, le second patient, put communiquer sommairement en commandant un curseur par la force de sa pens\u00e9e.<\/p>\n
Nicolelis se penche d\u00e9j\u00e0 sur la communication en sens inverse — de la machine vers le cerveau. L\u2019espoir est que ce dernier puisse reconna\u00eetre un signal neuronal g\u00e9n\u00e9r\u00e9 par un ordinateur via des \u00e9lectrodes implant\u00e9es dans le cortex.<\/p>\n
Un tel syst\u00e8me permettrait d\u2019inclure dans la BCI un feedback neuronal sur ce que \u00abressent\u00bb le bras robotis\u00e9. Les chercheurs ont commenc\u00e9 par un simple switch gauche\/droite. \u00abLe singe arrive d\u00e9j\u00e0 \u00e0 diff\u00e9rencier entre deux signaux \u00e9lectriques diff\u00e9rents, qui lui indiquent si la nourriture est cach\u00e9e \u00e0 gauche ou \u00e0 droite.\u00bb On est certes encore loin de la complexit\u00e9 sensorielle d\u2019un vrai organe comme un \u0153il ou une main, mais les progr\u00e8s dans ce domaine sont tr\u00e8s rapides.<\/p>\n
Le cerveau reste l\u2019un des plus grands myst\u00e8res de la science. Nous commen\u00e7ons \u00e0 peine \u00e0 comprendre comment fonctionne l\u2019intelligence humaine, qui \u00e9merge du travail de cent milliards de neurones connect\u00e9s par un million de milliards de synapses. Malgr\u00e9 cela, l\u2019homme a r\u00e9ussi \u00e0 fabriquer des machines qui, elles, sont capables de comprendre ce que veut notre cerveau. Il para\u00eet incroyable qu\u2019un simple EEG suffise \u00e0 interpr\u00e9ter des intensions humaines.<\/p>\n
\u00abQuand nous avons con\u00e7u notre premier prototype, j\u2019ai d\u00fb moi-m\u00eame faire nos exp\u00e9riences pour y croire\u00bb, confie Touradj Ebrahimi. Que le mouvement complexe d\u2019un bras puisse \u00eatre transmis par une centaine d\u2019\u00e9lectrodes est extraordinaire. Ces prouesses d\u00e9montrent les facult\u00e9s d\u2019apprentissage extraordinaires autant du cerveau humain que des algorithmes d\u00e9velopp\u00e9s par les scientifiques.<\/p>\n
Le facteur d\u00e9terminant de ces avanc\u00e9es est la forme que prend le signal neuronal pour se propager dans le cerveau: des impulsions \u00e9lectriques, qui peuvent \u00eatre connect\u00e9es \u00e0 des instruments \u00e9lectriques.<\/p>\n
La nature nous a ainsi offert la possibilit\u00e9 de relier les intelligences humaines et artificielles. Sans aucun doute, nous sommes d\u00e9j\u00e0 entr\u00e9s dans l\u2019\u00e8re des hommes-machines.<\/p>\n
——-<\/p>\n
Des pens\u00e9es d\u00e9voil\u00e9es<\/b><\/p>\n
Sur ma t\u00eate, le chercheur Ashkan Yazdani du Multimedia Signal Processing Group (MMSPG) de l\u2019EPFL place d\u2019abord une sorte de bonnet de bain. Dans chacun de ses 32 trous, il fixe patiemment des \u00e9lectrodes pour lire le signal \u00e9lectroenc\u00e9phalographique (EEG) de mon cerveau. Il les enduit d\u2019abord de gel pour augmenter la conductivit\u00e9 \u00e9lectrique.<\/p>\n
\u00abC\u2019est l\u2019un des aspects qu\u2019il faudrait am\u00e9liorer pour toucher un plus grand public, note le jeune doctorant. Pour l\u2019instant, c\u2019est trop contraignant. D\u2019autres groupes d\u00e9veloppent des \u00e9lectrodes s\u00e8ches ou fonctionnant sans fil. Mais elles sont tr\u00e8s ch\u00e8res.\u00bb Au fait, pas besoin de se raser le cr\u00e2ne: les cheveux exigent simplement un peu plus de gel.<\/p>\n
Face \u00e0 un \u00e9cran d\u2019ordinateur, je pense \u00e0 l\u2019une des six images affich\u00e9es devant moi: une t\u00e9l\u00e9vision, une lampe, un t\u00e9l\u00e9phone\u2026 Les images s\u2019illuminent \u00e0 tour de r\u00f4le, chacune six fois. Apr\u00e8s huit secondes, l\u2019ordinateur indique le t\u00e9l\u00e9phone. Il a devin\u00e9 juste.<\/p>\n
Le truc? Il a rep\u00e9r\u00e9 dans mon EEG les \u00absignaux P300\u00bb, qui trahissent une reconnaissance inconsciente lorsque c\u2019est l\u2019image du t\u00e9l\u00e9phone qui a clignot\u00e9.<\/p>\n
Cela fait tout juste dix minutes que nous avons fait connaissance, et d\u00e9j\u00e0, nous communiquons par la pens\u00e9e. C\u2019est de la t\u00e9l\u00e9pathie, non pas entre humains, mais entre un homme et une machine.<\/p>\n
Ashkan Yazdani abaisse le taux de r\u00e9p\u00e9tition \u00e0 quatre, mais l\u2019ordinateur commence \u00e0 commettre des erreurs. Signe de capacit\u00e9s mentales insuffisantes? \u00abC\u2019est normal, nous utilisons ici un algorithme de classification g\u00e9n\u00e9rique; il n\u2019est dont pas optimal. Mais on pourrait obtenir des taux de 99% de r\u00e9ussite d\u00e8s deux r\u00e9p\u00e9titions. Il suffirait d\u2019entra\u00eener l\u2019ordinateur \u00e0 reconna\u00eetre vos signaux personnels. Cela pourrait se faire en deux s\u00e9ances d\u2019une demi-heure\u00bb. Me voil\u00e0 rassur\u00e9. <\/p>\n
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\nUne version de cet article est parue dans le magazine scientifique Reflex.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Communiquer avec un ordinateur ou un robot par la pens\u00e9e, c\u2019est possible. Depuis une dizaine d\u2019ann\u00e9es, des exp\u00e9riences nous emm\u00e8nent tout droit vers un futur de science-fiction, o\u00f9 l\u2019homme et la machine ne font qu\u2019un.<\/p>\n","protected":false},"author":19478,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"class_list":["post-2921","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-technophile","technophile"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2921","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/19478"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=2921"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2921\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=2921"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=2921"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=2921"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}