Interfaces Cerveau-Ordinateur (BCI) en progrès, offrant de l’espoir aux personnes atteintes de troubles neurologiques

La demande pour les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) continue d’augmenter. Les BCI peuvent sembler de la science-fiction, mais la recherche et le développement investis dans les systèmes d’aujourd’hui les rendent capables de choses étonnantes. Ces dispositifs permettent aux personnes de communiquer avec des appareils électroniques uniquement par la pensée. Notamment, un groupe de chercheurs de Carnegie Mellon estime avoir découvert une façon d’améliorer la qualité des BCI. Voici ce que vous devez savoir.

L’étude, publiée dans Nature Communications, introduit une nouvelle méthode pour améliorer les performances des BCI non invasives. La méthode utilise des ultrasons pour améliorer la transmission des données entre les appareils portables et le cerveau. Ainsi, leurs résultats ont enthousiasmé toute la communauté.

Interfaces Cerveau-Ordinateur (BCI)

Les interfaces cerveau-ordinateur représentent l’évolution naturelle de l’interaction entre l’homme et la machine. Beaucoup de gens sont surpris d’apprendre que le premier clavier n’avait pas été beaucoup réfléchi. Les concepteurs d’ordinateurs se concentraient davantage sur d’autres tâches plutôt que sur la création d’une nouvelle façon de saisir du texte dans une machine. Aujourd’hui, l’interaction avec les machines est devenue un objectif central pour les développeurs qui cherchent à rendre ces moments fluides.

Les dispositifs BCI peuvent accomplir cette tâche. Ces appareils mesurent les impulsions électromagnétiques de votre cerveau et les traduisent en actions. Les meilleurs systèmes surveillent les circuits neuronaux à l’aide de procédures non invasives telles que les appareils portables. L’avantage de cette technologie est qu’elle est peu coûteuse à produire, facile à utiliser, et que tout le monde peut exploiter ses fonctionnalités.

Le marché des interfaces cerveau-ordinateur devrait décoller

Selon le rapport le plus récent de Skyquest, le marché des BCI devrait connaître une hausse de ses revenus. Les données montrent que le marché atteindra 6,18 milliards de dollars d’ici 2030. Cette croissance représente un TCAC de 17,16 % pour les années à venir. Cette expansion provient de nombreux secteurs, notamment une utilisation accrue dans les industries médicale, du jeu vidéo et du divertissement.

La même étude a révélé comment l’IA et l’apprentissage automatique propulsent cette technologie vers de nouveaux sommets. Ces algorithmes ont permis aux systèmes d’apprendre à faire davantage et d’améliorer la précision. Le meilleur, c’est que plus les systèmes reçoivent de données, meilleures sont leurs performances. Par conséquent, le marché des BCI est promis à une croissance sérieuse.

Problèmes des interfaces cerveau-ordinateur

Le concept de BCI semble excellent sur le papier, mais décoder les ondes cérébrales est bien plus difficile qu’on ne l’imagine. Surtout lorsqu’on considère que la majorité de ce travail doit être réalisée de manière non intrusive. Le public ne serait pas d’accord avec des dizaines de patients blessés portant des implants cérébraux qui auraient mal fonctionné.

Les BCI non invasives sont la meilleure option. Elles sont faciles à intégrer et universellement disponibles, même pour les personnes gravement handicapées. Aujourd’hui, les BCI non invasives mesurent l’activité des ondes cérébrales à l’extérieur du crâne. Cette couche supplémentaire d’interférence réduit considérablement la précision de ces dispositifs, entraînant des taux d’erreur plus élevés par rapport aux options invasives.

Étude

L’étude, « Transcranial focused ultrasound to V5 enhances human visual motion brain-computer interface by modulating feature-based attention », révèle que la neuromodulation ciblée par ultrasons peut améliorer les capacités de communication du cerveau avec les BCI non invasives. Les chercheurs ont voulu tester si l’ultrason focalisé transcrânien (tFUS) combiné à l’imagerie source d’électroencéphalographie à haute densité (EEG) (ESI) pouvait améliorer les performances et offrir la capacité de communications bidirectionnelles.

Chercheurs

Le rapport a été présenté par des chercheurs de Carnegie Mellon dirigés par Bin He. Son équipe a passé des années à rechercher, développer et améliorer la technologie BCI. Plus précisément, les chercheurs se spécialisent dans les BCI non invasives, ce qui en fait le groupe idéal pour mener cette étude.

Il convient de noter que l’étude a reçu un soutien important de l’Initiative BRAIN du NIH et de l’Initiative Helping to End Addiction Long-term (NIH HEAL Initiative). Ces groupes ont fourni un soutien matériel et financier afin de garantir que les chercheurs disposent de tous les outils nécessaires. Les données seront désormais utilisées pour faire avancer une variété d’études scientifiques très nécessaires.

Test

La phase de test de l’étude a introduit 25 sujets équipés d’un casque EEG conçu sur mesure. Le casque était conçu pour capturer et enregistrer les ondes cérébrales qui sont ensuite envoyées à un algorithme d’IA pour traitement. Le système utilise des algorithmes d’apprentissage profond pour décoder les ondes et améliorer les performances à mesure qu’il accumule de l’expérience.

Les participants avaient deux tâches principales. La première consistait à contrôler un bras robotique. Tous les sujets ont pu manipuler avec succès la main mécanique uniquement par la pensée. Le test suivant a fait utiliser aux participants un BCI speller. Les spellers sont couramment utilisés par les personnes handicapées pour améliorer la communication.

Résultats

Les résultats de l’étude étaient révélateurs. Les participants ont pu manipuler le bras robotique avec aisance. L’algorithme d’IA a traduit et décodé avec succès l’activité cérébrale en tâches pertinentes en temps réel. Le dispositif a ensuite encodé un signal de retour, informant l’individu que la tâche était terminée. Cette communication bidirectionnelle était une première pour cette technologie, marquant une étape majeure dans le développement.

Les données ont souligné que le tFUS améliorait significativement les performances des appareils EEG portables. Les dispositifs pouvaient mieux capter l’activité cérébrale, ce qui réduisait l’erreur dans une tâche de BCI speller également. Les ondes à haute fréquence ont aidé à augmenter les activités thêta et alpha, le traitement visuel dorsal, et ont élevé l’oscillation neuronale thêta. Les signaux ultérieurs ont amélioré la concentration.

Source – Carnegie Mellon

Résultats du test du BCI Speller

Les résultats du test du BCI speller ont montré que les participants pouvaient épeler le mot souhaité avec constance lorsqu’un faisceau d’ultrasons focalisé était appliqué extérieurement au cortex visuel du cerveau. Les scientifiques ont étudié leurs résultats et ont découvert que la neuromodulation renforçait l’engagement neuronal, entraînant une plus grande précision. Les participants peuvent épeler des mots complexes, y compris Carnegie Mellon dans le cadre du test. Par conséquent, cette percée pourrait améliorer la vie de millions de personnes handicapées à l’échelle mondiale.

Avantages

Cette recherche pourrait apporter des bénéfices sérieux dans les mois à venir. D’une part, leur étude aide à stimuler davantage d’investissements et de recherches dans la technologie BCI. Le clavier est resté le même depuis l’introduction de l’ordinateur personnel. Le BCI représenterait une mise à jour massive qui ouvrirait la porte à une nouvelle ère technologique.

Les chercheurs ont démontré comment la neuromodulation par ultrasons focalisés du cerveau améliore sa capacité à communiquer avec les capteurs EEG externes. Maintenant, l’équipe cherchera à créer des versions plus miniatures de leur technologie qui pourront être utilisées partout par n’importe qui. De plus, le modèle d’IA s’étendra à mesure que davantage de données seront introduites.

Cas d’utilisation

Il existe de nombreux cas d’utilisation pour les dispositifs informatiques BCI. Imaginez contrôler votre smartphone simplement par la pensée. Pour la personne moyenne, cela ressemble à de la sorcellerie, mais la science n’est pas si loin. Là où cette technologie fait la différence, c’est lorsqu’on explore ses principaux cas d’utilisation :

Santé

Des millions de personnes dans le monde sont handicapées et incapables de communiquer ou d’accomplir des tâches complexes. L’intégration des BCI avec l’IA pourrait simplifier la vie de ces individus. Cette technologie se combinera avec des services de voyage automatisés pour permettre à la personne moyenne de se déplacer et d’effectuer des tâches quel que soit son état physique. Pour ceux qui souffrent de troubles neurologiques, cette solution a tout son sens.

Industrie

Il existe d’innombrables façons dont les BCI pourraient aider à rationaliser les processus industriels. Ces protocoles aideront les ingénieurs et autres travailleurs qualifiés à accéder et partager des données précieuses en temps réel. Ces informations se combineront avec de puissants algorithmes d’IA pour accroître l’efficacité et améliorer les résultats partout où cela est possible.

Entreprises qui pourraient bénéficier de cette recherche

La recherche continue sur les BCI aidera à favoriser l’adoption de nouvelles technologies à l’avenir. En particulier, l’élimination des barrières techniques à l’adoption dans la plupart des industries deviendra une réalité à mesure que les BCI se généralisent. Pour l’instant, voici quelques entreprises bien positionnées alors que le marché des BCI s’étend.

1. Blackrock Neurotech

Blackrock Neurotech est un acteur majeur du secteur BCI. L’entreprise propose plusieurs produits accessibles au public qui exploitent la technologie BCI. Le système MoveAgain BCI est une solution approuvée par la FDA qui permet aux personnes handicapées d’améliorer leur amplitude de mouvement, leur communication, et plus encore grâce aux BCI.

Blackrock Neurotech se spécialise dans la technologie BCI invasive. Ces petits implants offrent une meilleure force de signal et une plus grande précision que les technologies non invasives puisqu’ils évitent les interférences crâniennes. L’entreprise propose également aux personnes handicapées un produit qui leur permet de déplacer le curseur de la souris par la pensée. Toutes ces fonctionnalités ont le potentiel d’améliorer la vie de millions de personnes.

Les actifs de Blackrock Neurotech sont en pleine expansion. L’entreprise a obtenu un financement important de USDT (TETHER) lors de son lancement et l’a utilisé pour renforcer son offre de produits et sa recherche. Le dernier produit de la société s’appelle Neurolace. Il s’agit d’un implant très sensible doté de plus de 10 000 canaux, offrant une précision supérieure aux offres précédentes.

2. Trimble

(TRMB )

Trimble considère la technologie BCI comme un ajout essentiel au processus de construction. L’entreprise se spécialise dans les produits conçus pour dynamiser les secteurs de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction. Elle a introduit des solutions de données intelligentes et s’est récemment associée à Neurable, cherchant à introduire de nouveaux outils qui améliorent les performances et la productivité.

L’utilisation de dispositifs BCI portables dans cette industrie aidera à rationaliser la création et les efforts de collaboration sur les grands projets à venir. Cela améliorera la capacité des constructeurs à communiquer des théories et concepts complexes. L’intégration de solutions AR et VR n’est que l’une des nombreuses façons dont l’ingénierie évolue. À l’avenir, les ingénieurs renforcés par l’IA utiliseront les systèmes BCI pour imaginer de nouveaux designs qui seront ensuite soumis à des simulations avant d’être approuvés et réalisés.

Trimble est un fournisseur américain de logiciels et de matériel qui s’est forgé une réputation de qualité. Le dossier du fabricant et ses offres en font un bon ajout à tout portefeuille. De plus, son travail avec la technologie BCI a le potentiel de bouleverser l’industrie.

Autres avancées notables des BCI

Il existe de nombreuses autres avancées et projets BCI qui méritent d’être mentionnés. Ces percées technologiques continuent de stimuler l’innovation et l’adoption. Voici quelques-unes des avancées BCI les plus notables réalisées récemment.

Armée chinoise

L’armée chinoise a récemment suscité l’inquiétude en présentant une nouvelle interface BCI. L’interface était connectée à un singe qui utilisait le dispositif pour contrôler avec succès un bras mécanique en temps réel. Il est à noter que le gouvernement chinois est un fervent défenseur de la technologie BCI. Par le passé, il a vanté cette technologie comme un excellent moyen d’améliorer la mémoire, le sommeil, l’attention et d’autres fonctions cérébrales. Désormais, cette technologie aidera à maintenir leurs combattants en pleine forme.

Armée américaine

Ne voulant pas être en reste, l’armée américaine a mené ses propres expérimentations BCI. Une étude a permis à des soldats de contrôler des chiens robots par la pensée. Les chercheurs ont fait diriger un chien mécanique par un soldat à travers divers points de passage sur une carte. Le soldat utilisait la plateforme Microsoft HoloLens.

Ce n’est en aucun cas la première aventure de l’armée américaine dans les capacités offertes par les BCI. En 2015, les chercheurs ont permis à une femme handicapée de piloter un simulateur de F‑35 à l’aide de signaux cérébraux. Par conséquent, à l’avenir, la guerre pourrait devenir davantage mentale que ce que l’on imagine.

Avenir des interfaces cerveau-ordinateur

À mesure que les chercheurs développent des dispositifs de mesure des ondes cérébrales et des appareils portables plus sensibles et efficaces, les capacités des BCI s’amélioreront. À l’avenir, le traitement du signal sera perfectionné parallèlement à des modèles d’IA avancés capables d’encoder facilement des activités cérébrales complexes. Ainsi, le jour où vous souhaiterez simplement une pizza, vous n’aurez plus qu’à le désirer, et avant même de vous en rendre compte, un drone livrera une part chaude à votre porte.

Les interfaces cerveau-ordinateur pourraient changer le monde

Lorsque vous considérez le potentiel illimité des BCI, il est facile d’imaginer un avenir où chacun semble posséder des pouvoirs quasi surhumains. Imaginez communiquer, construire et partager des idées simplement par la pensée. Toutes ces tâches et bien plus encore sont à portée de main grâce aux efforts continus d’ingénieurs ingénieux comme ceux de Carnegie Mellon.

Vous pouvez en savoir plus sur les projets blockchain passionnants ici.