Types d’interfaces cerveau-ordinateur : écriture mentale

Les chercheurs de l’Institut médical Howard Hughes (HHH ) ont réussi à permettre à une interface cerveau-ordinateur de taper l’écriture mentale des utilisateurs pour la première fois. L’équipe a déchiffré l’activité cérébrale associée à l’écriture de lettres à la main pour atteindre ce résultat.

Le participant était un individu paralysé qui avait des capteurs implantés dans son cerveau, et l’équipe s’est appuyée sur un algorithme pour identifier les lettres lorsqu’il essayait de les écrire. Le système a pu analyser cela et afficher le texte sur un écran en temps réel.

Selon Krishna Shenoy, un chercheur de l’Institut médical Howard Hughes à l’Université de Stanford, ce développement pourrait permettre aux personnes paralysées de taper rapidement sans avoir besoin de leurs mains. Shenoy a été rejoint par le neurochirurgien de Stanford Jaimie Henderson.

Les travaux ont été publiés dans la revue Nature le 12 mai.

Le participant a pu taper 90 caractères par minute, ce qui est plus du double de la quantité précédemment enregistrée avec un type d’interface cerveau-ordinateur.

Jose Carmena, un ingénieur neural à l’Université de Californie à Berkeley, déclare : « C’est un grand progrès dans le domaine » qui peut aider de nombreuses personnes ayant des handicaps différents. Les interfaces cerveau-ordinateur permettent de convertir la pensée en action.

« Cet article est un exemple parfait : l’interface décode la pensée d’écriture et produit l’action. »

Les blessures et l’activité neuronale

Même si une personne peut subir une blessure ou une maladie qui la rend incapable de marcher, de saisir ou de parler, l’activité neuronale du cerveau pour ces actions reste. En raison de cela, les chercheurs peuvent utiliser cette activité pour créer des systèmes qui profitent à ces individus.

L’équipe de Shenoy a travaillé pendant des années sur le décodage de l’activité neuronale associée à la parole, et ils ont développé un moyen pour les participants d’implanter des capteurs et d’utiliser leurs pensées pour déplacer un curseur sur un écran.

Cependant, il n’y a pas eu d’efforts réels pour faire de même pour l’écriture.

« Nous voulons trouver de nouvelles façons de laisser les gens communiquer plus rapidement », déclare Frank Willett, un neuroscientifique du groupe.

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Les interfaces cerveau-ordinateur et les capteurs implantés

L’équipe a collaboré avec un participant de 65 ans qui participait à une étude clinique BrainGate2. BrainGate2 teste la sécurité des interfaces cerveau-ordinateur pour les appareils qui transmettent des données directement du cerveau à un ordinateur.

Deux petits capteurs ont été implantés par Henderson dans la partie du cerveau responsable du contrôle de la main et du bras. Cela a permis à l’individu de déplacer un bras robotique ou un curseur en essayant de bouger son propre bras paralysé.

Les capteurs ont détecté des signaux provenant de neurones individuels lorsque le participant imaginait l’écriture, et l’algorithme d’apprentissage automatique a reconnu les modèles cérébraux lors de la production de chaque lettre. Ce système a permis à l’homme de copier des phrases et de répondre à des questions presque aussi rapidement qu’une personne de son âge tapant sur un smartphone.

Selon Willett, l’interface cerveau-ordinateur fonctionne rapidement en raison de chaque lettre qui provoque un modèle d’activité très distinctif qui peut être facilement distingué par l’algorithme.

L’équipe va maintenant se concentrer sur un participant qui ne peut pas parler, et les chercheurs croient que ce nouveau système peut grandement bénéficier aux personnes souffrant de paralysie due à diverses conditions.