La technologie cerveau-à-voix aide un homme paralysé à parler couramment

Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Californie, Davis, a créé un système cerveau-à-voix qui permet aux personnes souffrant de troubles de la communication de parler couramment. Le système combine une interface cerveau-ordinateur (BCI), une IA avancée et de nouvelles recherches pour soutenir une parole en temps réel, intelligible et expressive. Écoutez ce que vous devez savoir.

Qu’est-ce que les troubles de la communication ?

Lorsque vous pensez à ce qui vous définit, cela peut être votre style ou votre perspective. Peu de personnes diraient leur voix. Cependant, chaque fois que vous parlez, vous entendez votre voix, confirmant que c’est vous. Ainsi, votre voix est une partie essentielle de votre identité. Par conséquent, perdre cette partie de vous-même peut être préjudiciable à votre santé mentale.

Malheureusement, ce scénario est la réalité pour des millions de personnes souffrant de troubles neurologiques qui peuvent limiter leur capacité à parler couramment. Des affections comme un AVC, la dysarthrie et la dysphonie peuvent entraîner une parole brouillée ou incohérente, limitant les capacités d’une personne à communiquer efficacement à l’avenir.

Ce scénario n’est pas rare. Selon des études récentes, près de 800 000 personnes subiront un AVC cette année. Les mêmes données suggèrent qu’une personne sur trois victimes d’AVC connaîtra une forme de problème de communication après l’événement. Ces affections sont dévastatrices pour le patient et peuvent entraîner la dépression ainsi que d’autres troubles nocifs.

Comment les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) facilitent la communication

Heureusement, les ingénieurs ont déployé de nombreux efforts pour tenter de résoudre ces problèmes. Des ordinateurs contrôlés par la respiration aux logiciels de suivi oculaire, la technologie semble offrir quelques solutions. Dans cette optique, les interfaces cerveau-ordinateur sont perçues par beaucoup comme l’évolution logique de cette technologie.

Depuis que Hans Berger a enregistré l’activité électrique du cerveau dans les années 1920, les scientifiques ont tenté d’utiliser ces signaux pour explorer le fonctionnement du cerveau. Cependant, il a fallu près de 80 ans de recherche avant qu’ils ne puissent commencer à décoder les décharges neuronales afin de reproduire des images et des mouvements.

Aujourd’hui, les BCI sont considérées comme une technologie émergente avec des applications dans la réalité virtuelle, l’automatisation, la gestion des systèmes et le secteur médical. Plus précisément, le secteur médical a observé l’utilisation de ces dispositifs pour aider les personnes souffrant de troubles de la mobilité ou de la communication.

Il est intéressant de noter que les premières BCI ont permis une meilleure communication entre les patients et leurs proches. Ces premiers systèmes reposaient sur un affichage texte pour communiquer. Plus tard, le système texte a été mis à jour pour lire les mots à haute voix, créant des réponses vocales. Bien que ces réponses audibles soient utiles, elles manquaient de toute dimension humaine.

Limites des systèmes de parole BCI traditionnels

Il y a eu plusieurs facteurs limitants qui ont entravé le succès des BCI jusqu’à présent. Tout d’abord, la méthode de communication par texte n’est pas naturelle. Elle est maladroite et le timing est décalé par rapport à une conversation avec une personne.
Les temps de réponse retardés de la fonction parole et sa voix robotique détachent également l’utilisateur de la sensation d’avoir une conversation normale avec des amis. Des aspects essentiels comme la capacité d’entendre sa propre voix, d’intervenir ou même d’articuler les mots manquaient à cette approche.

Étude cerveau-à-voix

Heureusement, une équipe de scientifiques aurait peut-être trouvé comment résoudre ces problèmes après des décennies de recherche. L’étude récente « An instantaneous voice-synthesis neuroprosthesis »¹ présente une nouvelle neuroprothèse cerveau-à-voix capable de traduire instantanément l’activité cérébrale en parole. Bien qu’encore à ses débuts, elle a le potentiel d’améliorer la vie de millions de personnes à l’échelle mondiale.

Comme ses prédécesseurs, le dispositif permet aux utilisateurs de « parler » via un ordinateur. Cependant, cette approche repose sur des capteurs implantés chirurgicalement dans les aires de Broca et de Wernicke du cerveau. Ce sont les régions cérébrales responsables de la production de la parole.

Plus précisément, quatre réseaux de microélectrodes contenant 256 microélectrodes permettent aux ingénieurs de cartographier l’activité neuronale en sons souhaités. Notamment, le système peut décoder les caractéristiques paralinguistiques en déchiffrant l’activité intracorticale avec moins d’une seconde de retard.

Algorithmes d’IA utilisés dans le système cerveau-à-voix

Les ingénieurs ont utilisé les données recueillies auprès d’un sujet de test pour créer un jeu de données pour leur algorithme d’IA propriétaire. On a présenté aux sujets de test des phrases qu’ils ont tenté de lire à haute voix. Cette étape a permis à l’équipe de cartographier leur activité neuronale et de l’utiliser pour créer une boucle fermée pour la synthèse vocale.

De manière impressionnante, l’algorithme peut détecter lorsqu’une personne tente de parler et convertir automatiquement son activité neuronale en syllabes sans aucun mouvement de sa part. Cette conversion se fait de façon fluide, la rendant très similaire au rythme d’une conversation traditionnelle.

De plus, le système de rétroaction audio en boucle fermée permet au protocole de synthétiser la voix de l’utilisateur, lui permettant d’entendre sa parole comme dans une vraie conversation. Le système synthétise ces modèles vocaux, offrant un contrôle total sur la cadence et le timing du patient.

Test cerveau-à-voix

La phase de test de cette expérience a commencé par la recherche d’un patient approprié. L’équipe a trouvé un homme souffrant de la SLA (sclérose latérale amyotrophique), également appelée maladie de Lou Gehrig aux États‑Unis. Cette maladie dévastatrice entraîne une dégénérescence nerveuse autour de la moelle épinière et du cerveau. Les personnes atteintes de SLA peuvent perdre la capacité de parler correctement à mesure qu’elles perdent le contrôle de leurs muscles faciaux.

Le patient sélectionné pour l’étude souffre de SLA et de dysarthrie sévère. Après l’implantation des capteurs et la programmation de l’algorithme d’IA, on a demandé au patient de lire des phrases à haute voix. Cette technique a permis aux ingénieurs d’enregistrer son activité cérébrale.

Une fois calibré, le prototype synthétise instantanément sa voix, lui permettant de communiquer en temps réel. Le patient a même pu communiquer avec sa famille, modifier l’intonation lors des conversations pour souligner ses points. De manière impressionnante, le sujet de test a même chanté de courtes mélodies.

Résultats du test cerveau-à-voix

Les résultats du test démontrent que le système cerveau-à-voix est efficace. Il a synthétisé avec précision la voix et les schémas de parole du patient avec un haut niveau de précision. Plus précisément, le système atteint 60 % de précision, contre seulement 4 % lorsqu’on n’utilise pas la machine.

Les ingénieurs ont noté que le patient pouvait modifier et moduler sa voix synthétisée par BCI en temps réel. Ils ont enregistré le processus réalisé en 1/14 de seconde, ce qui correspond à peu près au délai d’une conversation normale. Ils ont également observé des cas où le patient a changé sa voix pour indiquer qu’il posait une question.

Il est intéressant de noter que la technologie n’est pas limitée au vocabulaire actuel du patient. L’équipe a documenté plusieurs cas où le patient a appris de nouveaux mots et le système les a prononcés correctement. Ces données démontrent les capacités de cette approche pour traiter les troubles de la parole.

Avantages du cerveau-à-voix

Il existe de nombreux avantages que la technologie cerveau-à-voix apporte au marché. Tout d’abord, elle offre une méthode fiable et naturelle pour les personnes souffrant de paralysie et d’autres affections bouleversant la vie de retrouver une certaine normalité dans leur quotidien.

Le protocole peut délivrer instantanément des réponses vocales. Le tractus vocal numérique prend en charge les voix uniques des patients et peut répondre sans délai détectable. Les réponses se sont avérées précises et peuvent être générées en utilisant uniquement les données de signaux neuronaux.

Une nouvelle ère pour les patients atteints de troubles de la communication

L’un des plus grands avantages de cette technologie est qu’elle permettra aux personnes souffrant de troubles de la communication de partager enfin leur histoire de manière compréhensible. Cette technologie permettra aux utilisateurs de neuroprothèses de participer à la conversation et de contribuer à aider d’autres personnes confrontées à des problèmes similaires.

Applications réelles et calendrier pour la technologie cerveau-à-voix

Il existe une longue liste d’applications pour la technologie cerveau-vers-ordinateur. Les ordinateurs existent depuis longtemps et, malgré la mise à jour de presque tous les aspects technologiques, comme de meilleurs graphismes, un traitement plus rapide et du matériel amélioré, le clavier reste relativement inchangé.

L’introduction d’une interface cerveau-ordinateur expérimentale fiable change la donne. Elle ouvre la porte à une interaction fluide entre les humains et les ordinateurs. En conséquence, cette technologie pourrait ouvrir la voie à des traitements et des technologies plus avancés.

Calendrier cerveau-à-voix

Aucun calendrier n’a encore été établi par les chercheurs. Cependant, compte tenu de la situation critique des personnes souffrant de ces affections, il est possible que cette technologie arrive sur le marché dans les 5 à 10 prochaines années. De nombreuses recherches seront nécessaires sur les effets à long terme de l’implant avant d’obtenir l’approbation des régulateurs.

Chercheurs du cerveau-à-voix

L’étude cerveau-à-voix a été dirigée par des chercheurs de l’Université de Californie. Plus précisément, l’article cite Maitreyee Wairagkar, Nicholas S. Card, Tyler Singer-Clark, Xianda Hou, Carrina Iacobacci, Lee M. Miller, Leigh R. Hochberg, David M. Brandman et Sergey D. Stavisky comme principaux contributeurs du projet.

Avenir du cerveau-à-voix

Selon les ingénieurs, il reste encore beaucoup de travail à accomplir sur le système cerveau-à-voix. Ils espèrent élargir leurs tests pour inclure davantage de patients dans les mois à venir. Ils souhaitent également inclure des patients souffrant d’un large éventail de troubles. Les personnes souhaitant participer à l’étude peuvent contacter [email protected] pour vérifier leur éligibilité.

Investir dans le secteur de la santé IA

L’intelligence artificielle joue un rôle croissant dans les soins de santé et les traitements. Ce système peut aider les prestataires de soins à identifier les affections plus rapidement, à les traiter plus efficacement et même à découvrir les causes profondes des troubles traumatiques. Aujourd’hui, plusieurs acteurs évoluent dans le domaine de la santé IA. Voici une entreprise qui a réussi à se tailler une niche sur le marché.

SoundHound AI, Inc.

SoundHound AI, basée à Santa Clara, Californie, (SOUN ) a connu un parcours intéressant depuis son lancement en tant qu’application d’identification musicale, Midomi, jusqu’à devenir l’un des noms les plus réputés dans les interfaces conversationnelles IA.

Le parcours de l’entreprise a commencé en 2005 après que Keyvan Mohajer ait commencé à travailler avec des protocoles de reconnaissance audio avancés. En 2015, l’entreprise a changé de nom pour devenir SoundHound et a orienté son attention vers sa plateforme vocale IA propriétaire.

Ce protocole a élargi les capacités de reconnaissance vocale IA et a été conçu en utilisant les technologies Deep Meaning Understanding. Aujourd’hui, SoundHound est un fournisseur leader de systèmes d’analyse vocale IA qui détient plus de 250 brevets et peut prendre en charge plus de 20 langues internationales.

Dernières nouvelles et développements sur l’action SoundHound AI (SOUN)

Technologie cerveau-à-voix – Le futur est fluide

Lorsque vous examinez les avantages technologiques que l’étude cerveau-à-voix a introduits sur le marché, il est facile de comprendre pourquoi de nombreux observateurs la considèrent comme une étape majeure dans le secteur médical. À l’avenir, vous pourrez contrôler des robots, des véhicules et d’autres aspects essentiels de votre vie à l’aide d’une BCI.

Cette étude récente met en évidence la façon dont cette technologie pourrait améliorer la vie de nombreuses personnes. En conséquence, les chercheurs méritent une ovation debout pour leurs efforts.

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Études référencées :

^{1. Wairagkar, M., Card, N.S., Singer-Clark, T. et al. An instantaneous voice-synthesis neuroprosthesis. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09127-3}