Transformer les pensées en mots

Les interfaces cerveau-ordinateur pourraient un jour fournir une bouée de sauvetage aux patients enfermés, incapables de parler ou de bouger, mais conscients et éveillés. Beaucoup de ces patients peuvent communiquer en clignant des yeux, mais transformer les clignements en mots prend du temps et est épuisant.

Interface Brian : Les micro-électrodes présentées ici ont été utilisées pour enregistrer des signaux cérébraux afin de décoder dix mots des pensées d'un patient.

Des scientifiques de l'Utah ont maintenant démontré un moyen de déterminer lequel des 10 mots distincts une personne pense en enregistrant l'activité électrique de la surface du cerveau.

La nouvelle technique implique la formation d'algorithmes pour reconnaître des signaux cérébraux spécifiques captés par un réseau d'électrodes non pénétrantes placées sur les centres linguistiques du cerveau, explique Spencer Kellis , l'un des bio-ingénieurs qui ont effectué les travaux au Université de l'Utah , à Salt Lake City. L'approche utilisée est connue sous le nom d'électrocorticographie (ECoG). Le groupe a pu identifier les mots oui, non, chaud, froid, soif, faim, bonjour, au revoir, plus et moins avec une précision de 48%.

La précision doit absolument être améliorée, dit Kellis. Mais nous avons montré que l'information est là.

Des mots individuels ont été décodés à partir de signaux cérébraux dans le passé en utilisant l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), dit Eric Leuthardt , directeur du Center for Innovation in Neuroscience and Technology de la Washington University School of Medicine à St. Louis, Missouri. C'est la première fois que l'exploit est réalisé à l'aide de l'ECoG, une approche beaucoup plus pratique et portable que l'IRMf, dit-il.

Travailler avec des collègues Bradley Greger et Maison Paul , Kellis a placé 16 électrodes à la surface du cerveau d'un patient traité pour épilepsie. Les électrodes ont enregistré des signaux provenant du cortex moteur facial – une zone du cerveau qui contrôle les muscles du visage pendant la parole – et de la zone de Wernicke, une partie du cortex cérébral liée au langage. Pour entraîner l'algorithme, des signaux ont été analysés pendant que le patient était invité à prononcer à plusieurs reprises les 10 mots.

L'ECoG a longtemps été utilisée pour localiser la source des crises d'épilepsie dans le cerveau. Mais les électrodes utilisées mesurent généralement plusieurs centaines de microns et sont placées à quelques centimètres l'une de l'autre, explique Kellis. Le cerveau effectue un traitement à une échelle spatiale beaucoup plus fine que ce qui est réellement détectable par ces électrodes cliniques standard, dit-il. L'équipe de l'Utah a utilisé un nouveau type de réseau de microélectrodes développé par PMT Neurochirurgical . Les électrodes sont beaucoup plus petites – 40 microns – et sont séparées de quelques millimètres.

Il est possible d'utiliser des techniques moins invasives, telles que l'électroencéphalographie (EEG), qui place des électrodes sur le cuir chevelu, pour permettre les communications cerveau-ordinateur. Adrien Owen , un scientifique principal de l'unité des sciences de la cognition et du cerveau de l'Université de Cambridge, au Royaume-Uni, a montré que les signaux EEG peuvent être utilisés pour permettre aux personnes dans un état végétatif persistant de communiquer oui et non.

Mais avec l'EEG, de nombreux signaux sont filtrés par le crâne, explique Leuthardt. Ce qui est vraiment bien avec ECoG, c'est son potentiel à nous donner beaucoup plus d'informations, dit-il.

Décoder 10 mots est très cool, dit Owen, mais la précision devra s'améliorer considérablement, étant donné les patients auxquels la technologie est destinée. Je ne pense pas que même 60% ou 70% de précision fonctionneront pour les patients qui ne peuvent pas communiquer d'une autre manière et pour lesquels il n'y a pas d'autre marge de vérification, dit-il.

En fin de compte, l'espoir est que l'ECoG permettra une communication beaucoup plus sophistiquée. L'année dernière, Leuthardt a montré que l'ECoG pouvait être utilisé pour décoder les sons des voyelles et des consonnes, une approche qui pourrait éventuellement être utilisée pour reconstruire un nombre beaucoup plus grand de mots complets.

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