Un synthétiseur de parole directement au cerveau

Une personne paralysée et incapable de parler, comme le physicien Stephen Hawking, pourrait-elle utiliser un implant cérébral pour tenir une conversation ?

Enregistreur d'esprit : Une feuille d'électrodes capte l'activité électrique de la surface du cerveau.

C'est l'objectif d'un effort de recherche en expansion dans les universités américaines, qui, au cours des cinq dernières années, a prouvé que les appareils d'enregistrement placés sous le crâne peuvent capturer l'activité cérébrale associée à la parole.

Bien que les résultats soient préliminaires, Edward Chang, neurochirurgien à l'Université de Californie à San Francisco, dit qu'il travaille à la création d'une interface cerveau-machine sans fil qui pourrait traduire les signaux cérébraux directement en parole audible à l'aide d'un synthétiseur vocal.

L'effort pour créer une prothèse vocale s'appuie sur le succès d'expériences dans lesquelles des volontaires paralysés ont utilisé des implants cérébraux pour manipuler des membres robotiques en utilisant leurs pensées (voir L'expérience de la pensée). Cette technologie fonctionne parce que les scientifiques sont capables d'interpréter approximativement le déclenchement des neurones à l'intérieur du cortex moteur du cerveau et de le mapper aux mouvements des bras ou des jambes.

L'équipe de Chang essaie maintenant de faire de même pour la parole. C'est une tâche plus délicate, en partie parce que le langage complexe est unique aux humains et que la technologie ne peut pas être facilement testée sur les animaux.

À l'UCSF, Chang a mené des expériences sur la parole dans le cadre de chirurgies cérébrales qu'il effectue sur des patients épileptiques. Une feuille d'électrodes placée sous le crâne des patients enregistre l'activité électrique de la surface du cerveau. Les patients portent l'appareil, connu sous le nom de matrice d'électrocorticographie, pendant plusieurs jours afin que les médecins puissent localiser la source exacte des crises.

Chang a profité de l'occasion pour étudier l'activité cérébrale pendant que ces patients parlent ou écoutent la parole. Dans un papier dans La nature l'année dernière, lui et ses collègues ont décrit comment ils utilisaient le réseau d'électrodes pour cartographier les modèles d'activité électrique dans une zone du cerveau appelée cortex moteur sensoriel ventral alors que les sujets prononçaient des sons comme bah, dee et goo.

Il y a plusieurs régions du cerveau impliquées dans la vocalisation, mais nous pensons que [celle-ci] est importante pour le contrôle volontaire et appris de la parole, dit Chang.

L'idée est d'enregistrer l'activité électrique dans le cortex moteur qui provoque les mouvements liés à la parole des lèvres, de la langue et des cordes vocales. En analysant mathématiquement ces modèles, dit Chang, son équipe a montré que de nombreuses caractéristiques phonétiques clés peuvent être détectées.

L'une des conséquences les plus terrifiantes de maladies comme la SLA est qu'à mesure que la paralysie se propage, les gens perdent non seulement la capacité de se déplacer, mais aussi la faculté de parler. Certains patients atteints de SLA utilisent des appareils qui utilisent le mouvement résiduel pour communiquer. Dans le cas de Hawking, il utilise un logiciel qui lui permet d'épeler très lentement des mots en secouant la joue . D'autres patients utilisent des eye trackers pour faire fonctionner une souris d'ordinateur.

L'idée d'utiliser une interface cerveau-machine pour obtenir un discours quasi conversationnel a déjà été proposée, notamment par Signaux neuronaux , une entreprise qui, depuis les années 1980, teste une technologie utilisant une seule électrode pour enregistrer directement à l'intérieur du cerveau des personnes atteintes du syndrome d'enfermement. En 2009, la société a décrit les efforts déployés pour décoder la parole d'un Homme paralysé de 25 ans qui est incapable de bouger ou de parler du tout (voir Une prothèse pour la parole ).

Une autre étudier , publié cette année par marc salope à l'Université Northwestern, a tenté de décoder les signaux du cortex moteur alors que les patients lisaient à haute voix les mots contenant les 39 phonèmes anglais (consonnes et voyelles qui composent la parole). L'équipe a identifié des phonèmes avec une précision moyenne de 36%. L'étude a utilisé les mêmes types d'électrodes de surface que Chang.

Slutzky dit que même si cette précision peut sembler faible, elle a été obtenue avec un échantillon relativement petit de mots prononcés dans un laps de temps limité. Nous nous attendons à obtenir un bien meilleur décodage à l'avenir, dit-il. Un logiciel de reconnaissance vocale pourrait également aider à deviner quels mots les gens essaient de dire, selon les scientifiques.

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