# data[].attributes.body
https://padlet.com/julien_beckerfive/kawe30wo8x1f

# data[].attributes.body
https://icm-science-03.webself.net/

# data[].attributes.body
https://editor.webself.net/?id=B028780C835FA796B7828BE3A8DC9E82

# data[].attributes.body
- Finir pièce
Reste partie / casque eeg danger /feedback / ccl /part thibault / direicm non invasive peu utiles (julien)
- Diapo
- Test TEMPS
- Ramener clef USB avec vidéo (Matteo)

# data[].attributes.body
https://docs.google.com/document/d/1HZJEuhQhkqv0x7Hq043H1xcg-rjITw_3P5oJ3iayiDU/edit?usp=sharing

# data[].attributes.attachment_link.title
Dans quelles mesures les ICM peuvent-elles améliorer la vie de l'homme

# data[].attributes.attachment_link.provider_name
Les parties du cerveau et ce qu'elles font

# data[].attributes.attachment_link.description
Le cerveau est l'un des organes les plus complexes du corps humain. Il est composé de nombreuses parties qui exercent toutes des fonctions différentes.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Le cerveau est sans aucun doute la dernière frontière à conquérir pour les géants du numérique. Dernièrement, Facebook a dévoilé son grand intérêt pour les interfaces cerveau-machine (ICM), mais le géant américain n'est pas le seul à explorer cette piste. " Une interface cerveau-machine (ICM) désigne un système de liaison directe entre un cerveau et un ordinateur, permettant à un individu d'effectuer des tâches sans passer par l'action des nerfs périphériques et des muscles.
L' Institut national de la santé et de la recherche médicale (INSERM) définit ce type de dispositif permet de contrôler un ordinateur par la pensée, une prothèse ou tout autre système automatisé sans solliciter ses bras, mains ou jambes.

Bien que le concept remonte à 1973 et les premiers essais chez l'homme au milieu des années 90, il s'avère qu'il s'agit sûrement ici du futur de la réalité virtuelle et de la réalité mixte. Récemment, le cabinet de recherches et de développement de Facebook baptisé Building8 a affirmé travailler depuis des mois sur ce genre de techniques.

Il y a également Elon Musk, PDG de Tesla et Space X, qui a créé Neuralink, une entreprise ayant pour mission de connecter le cerveau aux machines d'ici quatre années. La DARPA, agence gouvernementale américaine chargée de la recherche et du développement des nouvelles technologies destinées à un usage militaire, travaille aussi sur les ICM depuis 2016.

Les ICM trouveront d'abord un usage médical, par exemple pour redonner la vue aux personnes aveugles et l'audition aux individus sourds, tout simplement puisque ce ne sont pas leurs connexions neuronales qui les handicapent. Les ICM pourront alors apporter l'assistance nécessaire à nos organes défectueux, une possibilité également source d'espoir pour la maladie de Parkinson.

Cependant, les projets de Facebook et consorts misent sur l'imagination humaine afin de modéliser nos pensées dans le cadre d'une association avec un système de réalité virtuelle. Pouvons-nous nous persuader que nous sommes en train de voler ou de faire sortir des boules de feu de nos mains ? Il ne s'agit que d'un exemple parmi tant d'autres de ce que nous pourrions vivre par le biais des connexions cerveau-machine, ça promet !

Nous n'en sommes pas encore là, mais nous tentons déjà de repousser la frontière des sens humains, comme en témoignent les recherches menées par le MIT intégrant la réalité virtuelle et la réalité augmentée :

Sources : Siècle Digital - ETR - L'ADN

Notez cette actu

# data[].attributes.attachment_link.title
Les interfaces cerveau-machine, fascinante technologie du futur ! - SciencePost

# data[].attributes.attachment_link.description
Le cerveau est sans aucun doute la dernière frontière à conquérir pour les géants du numérique. Dernièrement, Facebook a dévoilé son grand intérêt pour les interfaces cerveau-machine (ICM), mais le géant américain n'est pas le seul à explorer cette piste. " Une interface cerveau-machine (ICM) désigne un système de liaison directe entre un cerveau et un ...

# data[].attributes.attachment_link.description
Dans le chapitre précédent, j'ai dit que les neurones échangent des signaux électriques, mais sans vraiment rentrer dans le détail. C'est maintenant que l'on rentre dans le vif du sujet. Mais avant toute de chose, un petit point de vocabulaire : nous ne parlerons plus d'influx nerveux, mais de potentiel d'action.

# data[].attributes.attachment_link.title
Définition de Synapse inhibitrice - glossaire médical Medelli

# data[].attributes.attachment_link.description
Lorsqu'un influx nerveux arrive sous forme de courant électrique, la synapse libère des molécules chimiques appelées neurotransmetteur. Elles diffusen...

# data[].attributes.attachment_link.title
Définition de Synapse excitatrice - glossaire médical Medelli

# data[].attributes.attachment_link.description
Lorsqu'un influx nerveux arrive sous forme de courant électrique, la synapse libère des molécules chimiques appelées neurotransmetteur. Elles diffusen...

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Les cellules gliales sont des cellules de soutien, électriquement silencieuses, qui représentent 50 % à 90 % des cellules du système nerveux selon les sources. Indispensables à la survie des neurones, elles sont impliquées dans leur fonctionnement puisqu'elles participent à la réparation des liaisons synaptiques, en leur procurant leur " nourriture ", en accélérant la conduction nerveuse. On distinguent 4 types de cellules dans la glie centrale (tissu de soutien du système nerveux) : les cellules astrocytes qui approvisionnement les neurones, éliminent les débris, participent à la cicatrisation ; les cellules oligodendrocytes qui forment la gaine de myéline (isolant électrique facilitant la conduction de l'influx nerveux) ; les cellules microgliales qui participent à la défense du tissu cérébral grâce à leur fonctions immunitaires et les cellules épendymocytes qui assurent la circulation du liquide céphalo-rachidien dans les ventricules cérébraux.

Longtemps considérées comme les simples " ménagères " du cerveau, ces cellules sont non seulement indispensables au bon fonctionnement cérébral, mais elles seraient également reconnues aujourd'hui comme étant à l'origine du développement cognitif chez l'humain. Une étude récente publiée dans Cell Stem Cell (Han et al., 2013) a démontré que la glie (présente dans les substances blanche et grise) jouerait un rôle dans la rapidité et la vigueur des transmissions cérébrales mais aussi dans l'activation de la potentialisation à long terme (ou LTP), c'est-à-dire agirait sur une plasticité synaptique supérieure. Pour l'instant, ces tests sont effectués à partir d'implantation de cellules gliales dans le cerveau de bébés souris et les mécanismes dans le cerveau humain ne sont pas encore élucidés.
Cet article de blog est un développement du Dossier d'actualité Veille & Analyses IFÉ n° 86 (septembre 2013) : " Neurosciences et éducation : la bataille des cerveaux ". Vous trouverez la liste des articles de blog associés à ce Dossier sur la page de présentation et les références correspondantes regroupées dans notre bibliographie collaborative qui comprend les références complètes et les accès éventuels aux articles cités (libres ou payants selon les abonnements électroniques de votre institution).

# data[].attributes.attachment_link.title
Les cellules gliales : indispensables au fonctionnement et à la survie des neurones

# data[].attributes.attachment_link.description
Les cellules gliales sont des cellules de soutien, électriquement silencieuses, qui représentent 50 % à 90 % des cellules du système nerveux selon les sources. Indispensables à la survie des neurones, elles sont impliquées dans leur fonctionnement puisqu'elles participent à la réparation des liaisons synaptiques, en leur procurant leur " nourriture ", en accélérant la conduction nerveuse.

# data[].attributes.attachment_link.description
Description du "toucher" Rejoignez nous sur ameditic.blogspot.com et meditic.purforum.com Mail to ameditic@yahoo.fr

# data[].attributes.attachment_link.description
Cependant, l'influx nerveux peut aussi être transmis d'une cellule sensorielle réceptrice à un neurone. Ou encore d'un neurone aux muscles pour les faire se contracter ou aux glandes pour leur faire sécréter leurs hormones. On parle alors de jonctions neuromusculaire ou neuroglandulaire.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Pouvoir équiper une personne amputée d'une prothèse de main est déjà quelque chose de grandiose. Et si dans un futur plus ou moins proche, utiliser une prothèse tactile permettant de retrouver le sens du toucher devenait la norme ? Plusieurs équipes travaillent sur ce genre de projet depuis 2014.
Pour les personnes ayant leur deux mains, faire la différence entre une balle de tennis et une orange n'est pas quelque chose d'exceptionnel. En revanche, lorsqu'il s'agit d'une personne amputée équipée d'une prothèse de main, c'est autre chose. Cette prouesse a été réalisée par Dennis Aabo Sorensen, un Danois de 36 ans ayant été le premier à tester en 2014 une main bionique conçue par l'École polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse) et la Scuola Superiore Sant'Anna de Pise (Italie).

L'intéressé n'avait pas pu sentir les subtilités d'un objet au niveau de son bras gauche depuis neuf ans ! Le prototype de prothèse offre un retour sensoriel tactile, permettant donc de sentir ce que l'on touche. Si de nombreuses prothèses permettant de saisir un objet plus ou moins fermement suivant sa nature, la prothèse du projet LifeHand 2 va beaucoup plus loin.

Des capteurs situés au niveau des doigts émettent des signaux électriques lors de la manipulation d'un objet et ces derniers sont interprétés par des algorithmes afin de générer des impulsions nerveuses. Ces impulsions sont ensuite transmises par la prothèse à quatre électrodes greffées directement sur les nerfs périphériques du moignon de l'utilisateur.

Les tests soumis à Dennis Aabo Sorensen avaient été concluants puisqu'avec les yeux bandés, ce dernier avait pu saisir différents objets tels qu'un morceau de bois, un paquet de coton ou encore un verre en plastique tout en les différenciant les uns des autres. Les chercheurs tentent actuellement de miniaturiser le dispositif afin d'en assurer la diffusion aux quatre coins du globe.

En 2015, un projet différent avait vu le jour issu d'une collaboration entre la DARPA et l'Université Johns Hopkins (États-Unis). Ce projet était relatif au développement d'une main mécanique pilotée par les ondes cérébrales rétablissant le sens du toucher. Cependant, nous n'avons aucune information sur les évolutions de ce prototype qui paraissait prometteur tout comme le projet LifeHand 2.

Sources : Science & Vie - RFI

# data[].attributes.attachment_link.title
Cette main bionique redonne le sens du toucher aux amputés ! - SciencePost

# data[].attributes.attachment_link.description
Pouvoir équiper une personne amputée d'une prothèse de main est déjà quelque chose de grandiose. Et si dans un futur plus ou moins proche, utiliser une prothèse tactile permettant de retrouver le sens du toucher devenait la norme ? Plusieurs équipes travaillent sur ce genre de projet depuis 2014.

# data[].attributes.body
https://www.youtube.com/watch?time_continue=94&v=QtPs8d4JbwY

# data[].attributes.attachment_link.title
Les interfaces cerveau-machine, mythe et réalité

# data[].attributes.attachment_link.description
Le neurone est la cellule fondamentale du tissu nerveux. Rien que dans le cerveau humain, on trouve 10 milliards de neurones! Comme la plupart des cellules, les neurones sont délimités par une membrane cellulaire et possèdent un noyau et de multiples organites.

# data[].attributes.body
https://www.nouvelobs.com/economie/20170609.OBS0514/elle-pilote-son-drone-par-la-pensee.html

# data[].attributes.body
https://docs.google.com/document/d/1AwV2BYV3cBqtpezeiYNMn9egtYt0m_vOJBxszZfmwPo/edit?usp=sharing

# data[].attributes.attachment_link.title
[Comment ça marche] Le cerveau et les neurones

# data[].attributes.body
mots entre parenthèses = non affichés quand présentation

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Une interface cerveau-machine (ICM) est un système permettant une communication à des patients souffrant de paralysie extrême. Pionniers pour imaginer des outils compensant leur handicap, ils se servent des sciences et technologies de l'information et de la communication dans leur intégration.

L'électroencéphalographie (EEG) signifie littéralement " signature électrique de la tête ". Dans les années 1920, le neurologue allemand Hans Berger (1873-1941) a été le premier à enregistrer le signal électrique humain à partir de capteurs placés sur le scalp. L'activité électrique spontanée du cerveau n'est pas aléatoire, mais peut être vue comme la superposition de différents rythmes (c'est-à-dire des oscillations avec des caractéristiques de fréquence, d'amplitude et de forme données) et de " bruit ". La fréquence est mesurée en Hertz (Hz) ou en cycles par seconde. La différence de potentiel est mesurée en Volt (V) et son amplitude varie de quelques microvolts (1 millionième de Volt !) à quelques dizaines de microvolts, selon la position des électrodes et le générateur sous-jacent.

L'interface cerveau-machine (ICM)

Une interface cerveau-machine ou ICM (en anglais Brain-Computer Interface ou BCI) permet à son utilisateur d'envoyer des commandes à un ordinateur ou à une machine à partir de son activité cérébrale. Une ICM est un système en boucle fermée, composé de six étapes principales : (1) la mesure de l'activité cérébrale, par acquisition de signaux EEG, (2) le traitement et le filtrage des signaux cérébraux, très bruités, (3) l'extraction de caractéristiques des signaux, pour ne conserver que des informations utiles, (4) la classification des signaux, pour identifier l'activité mentale, (5) la traduction en une commande envoyée à l'ordinateur, (6) le retour perceptif afin que l'utilisateur puisse voir le résultat de sa commande mentale et apprendre à mieux contrôler le système. Les applications des interfaces cerveau-ordinateur sont l'assistance à des personnes handicapées motrices (en particulier les personnes souffrant du locked-in syndrome), le multimédia pour le jeu vidéo ou la réalité virtuelle, et de manière plus générale l'interaction avec tout système automatisé, en robotique ou en domotique.

Aujourd'hui, on sait que l'activité électrique du cerveau mesurée sur le scalp est due aux potentiels post-synaptiques des cellules pyramidales du néocortex. Ces cellules sont des neurones avec un corps cellulaire de forme pyramidale, et un long axone (la sortie du neurone) partant de la base de la pyramide. Ces cellules avec leurs dendrites (branches par lesquelles elles reçoivent les entrées) et les axones (sorties des cellules) sont alignées perpendiculairement à la surface du cortex. Les potentiels post-synaptiques sont des variations de potentiel électrique très faibles au niveau de la membrane cellulaire. Ils sont causés par le neurone présynaptique qui envoie des neurotransmetteurs au niveau d'un bouton terminal situé en bout de l'axone vers les dendrites d'autres neurones. Localement, c'est-à-dire sur des zones de l'ordre de quelques millimètres, les cellules pyramidales ont tendance à fonctionner de façon synchrone en raison de la densité des interconnexions qui les lient à leurs voisines : les potentiels post-synaptiques d'assemblées de plusieurs dizaines de millions de neurones simultanément actifs suffisent à créer un potentiel mesurable à la surface du scalp. On retiendra que le signal EEG mesuré sur le scalp ne rend compte que de phénomènes macroscopiques, c'est-à-dire se produisant sur des régions de l'ordre du centimètre cube. Ce signal change très lentement lorsque l'on se " déplace " à la surface du cortex et plus encore sur le scalp. Cette fréquence spatiale ne doit pas être confondue avec la fréquence des rythmes de l'EEG, quoiqu'il existe une relation entre les deux : la synchronisation de très grandes assemblées de neurones du cerveau humain donne naissance à des oscillations basses fréquences, inférieures à 35 Hz, tandis que des synchronisations plus locales (dues à de plus petites assemblées de neurones) produisent des oscillations de fréquences plus élevées et d'amplitude plus faibles. Ainsi, à l'aide d'enregistrements continus, on peut observer les oscillations de fréquences basses avec un assez bon rapport signal à bruit (cela signifie que leur amplitude est nettement plus grande que celle du bruit de fond). En revanche, les rythmes Gamma (au-delà de 35 Hz) ne sont observables qu'après traitement particulier, ou bien à l'aide d'électrodes intra-crâniennes, situées dans le cortex.

ICM : pour qui et pourquoi ?

Le but d'une ICM est de permettre la commande d'une machine à partir de la " pensée ", c'est-à-dire de signaux EEG. L'avantage essentiel des ICM est que seule l'activité cérébrale est requise, hors de toute activité motrice : pour des patients complètement paralysés, les ICM représentent donc un espoir d'accéder à une certaine communication. Typiquement, ces paralysies peuvent être dues à des accidents (fracture des cervicales, coup du lapin), scléroses multiples, sclérose amyotrophique latérale, paraplégie suite à un AVC ou " locked-in syndrome ".

Comment marche une ICM ?

Les ICM utilisent les signaux électriques émis par le cerveau, soit de façon non invasive par des électrodes de scalp, soit directement à l'aide d'électrodes implantées dans le cerveau. D'un point de vue fonctionnel, une ICM peut généralement exploiter deux types de phénomènes cérébraux, le potentiel évoqué en réponse à une stimulation ou l'activité cérébrale associée à une tâche imaginée.

ICM intra-corticales

Il existe des interfaces invasives qui enregistrent l'activité des neurones directement sur ou dans le cortex. Ces approches requièrent une opération chirurgicale pour implanter les électrodes, mais fournissent des signaux plus précis, qui permettent de prédire la direction du bras, le mouvement des doigts ou la force d'une saisie. Des travaux visent à réaliser des neuroprothèses pour permettre à des personnes amputées de contrôler un bras robotique avec une sensation de toucher. Lorsque le membre est encore présent mais que l'ordre de mouvement ne parvient plus aux muscles, on peut les activer en les stimulant électriquement. Récemment, nous avons prédit avec succès la flexion des doigts à partir de signaux intracorticaux. Nous étudions aussi l'analyse de signaux intracrâniens chez le singe pour permettre la saisie d'un objet à l'aide d'un pouce et d'un index artificiels.

Potentiel évoqué

L'onde P300 est un " Potentiel évoqué " d'amplitude positive (d'où le P) faible mesuré sur le scalp qui se produit environ 300 millisecondes (d'où 300) après le début d'une stimulation (d'où le terme évoqué), indépendamment de la volonté, bien qu'il soit modulable par l'attention. Cette onde, quoique d'amplitude faible, est détectable parce que l'on sait avec une bonne précision quand elle se produit. Le P300-Speller est un système grâce auquel on peut communiquer avec un PC en détectant une onde P300. Une grille contenant les 26 lettres de l'alphabet, ainsi que quelques autres symboles et commandes, est affichée sur un écran d'ordinateur qui sert de clavier ou de boitier de commande virtuel. Le sujet focalise son attention sur le caractère qu'il veut communiquer. La détection du caractère par le système P300-Speller est obtenue en flashant, de façon répétée et aléatoire, les lignes et les colonnes de la grille de caractères. Quand le caractère choisi est flashé, il se génère un P300. En détectant la ligne et la colonne qui génèrent un P300, on peut déduire simplement le caractère choisi.

Localisation des aires corticales impliquées dans la planification d'un mouvement volontaire
(© A. Fric / CRDP Versailles).
Les informations transmises sont toutes intégrées au niveau du cortex moteur primaire. Quand une ICM fait appel à l'imagination motrice, les électrodes les plus importantes sont celles situées dans le voisinage de ce cortex.

Aires corticales impliquées dans la planification d'un mouvement volontaire

De nombreuses parties du cerveau, et pas seulement les parties motrices, interviennent dans la planification et la réalisation d'un mouvement. Par exemple, les aires de la vision seront concernées par le contrôle du mouvement par le biais du cortex pariétal (➅). Cependant, si la préparation du mouvement fait intervenir le cortex préfrontal et le cortex prémoteur, et l'aire motrice supplémentaire, toutes les informations sont intégrées au niveau du cortex moteur primaire qui envoie les commandes précises aux muscles concernés par le mouvement désiré. Tout naturellement, lorsqu'une ICM fait appel à l'imagination motrice, les électrodes les plus importantes sont celles situées au voisinage du cortex moteur primaire, c'est-à-dire transversalement, au niveau central, au milieu du crâne.
➀ = cortex préfrontal ; ➁ = Cortex prémoteur (PMC) ; ➂ = Aire Motrice Supplémentaire (SMA) ; ➃ = Cortex Moteur Primaire (M1) ; ➄ = Cortex Sensoriel Primaire (S1) ; ➅ = Cortex Pariétal Postérieur (PPC).

Imagerie motrice

Un type d'ICM exploite l'imagination de mouvement. En effet, un mouvement imaginé, chez un sujet sain comme un sujet paralysé, produit une activité cérébrale similaire à l'activité produite lors d'un mouvement réel. Pour un mouvement donné, l'activité est complexe, associée à une " signature " typique dans le temps, l'espace et les fréquences. La figure ci-contre montre les principales aires corticales impliquées dans la planification et l'exécution d'un mouvement. Comme le cortex primaire sensoriel, le cortex moteur primaire est organisé de façon somatotopique (représentation du corps au sein d'une structure nerveuse), ce qui signifie que des zones contiguës du cortex correspondent à des groupes de muscles contigus du corps.

Comme un mouvement réel, l'imagination d'un mouvement produit une diminution sensible de l'amplitude des oscillations entre 9 et 11 Hz (mu), et entre 15 et 24 Hz (beta) sur la région du cortex sensori-moteur associé à la partie du corps concernée par le mouvement imaginé.

Ainsi, on peut associer les 4 directions d'un joy-stick, ou d'un curseur sur un écran, à quatre parties du corps suffisamment éloignées sur le cortex sensori-moteur, par exemple les deux mains, le pied et la langue. En détectant dans quelle région du cortex l'amplitude des oscillations a diminué, on peut interpréter l'intention du sujet.

Organisation somatotopique des fonctions des cortex sensoriel (gauche) et moteur (droite) d'après Penfield, W., Rasmussen, T. (1950), The Cerebral Cortex of Man: A Clinical Study of Localization of Function, Macmillan, New York.
Chaque région du corps se projette dans le cortex et occupe une surface variable selon la résolution sensori-motrice. Les ICM utilisent ces données en choisissant des actions dont l'activité corticale est spatialement bien différenciée.

Organisation somatotopique des fonctions des cortex sensoriel et moteur

Ce schéma montre que les régions du corps se projettent dans le cortex selon une organisation connue et qu'elles occupent une surface qui varie énormément selon la résolution sensori-motrice. Par exemple, la main, la bouche et la langue occupent une surface considérable par rapport aux membres inférieurs. Les ICM fondées sur l'imagerie motrice, exploitent cette connaissance en choisissant des actions dont l'activité corticale est spatialement bien différenciée. Ainsi, malgré la variabilité de l'organisation somatotopique d'un sujet à un autre, on peut prévoir quelles seront les électrodes les plus importantes. Malgré tout, les électrodes de scalp mesurent l'activité de plusieurs régions du cerveau. Pour améliorer la résolution spatiale, une première étape de traitement du signal, appelé filtrage spatial, permet de mieux viser dans les zones utiles.

Quelques objectifs français

Sur les 10 dernières années, le nombre de publications sur les ICM a été multiplié par 20, montrant l'intérêt de ces travaux. Plus récemment, des travaux de recherche sur les ICM ont été financés par les agences de recherche, au niveau européen (en particulier dans les programmes FP6 et FP7) et en France par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR). On est donc en droit d'attendre des progrès scientifiques significatifs dans ce domaine au cours des prochaines années.

Projet Robik (ANR-AFM ; 2010-2012)
Beaucoup d'ICM sont actuellement des curiosités de laboratoire, et très rares sont celles utilisées par des patients paralysés. Offrir la technologie des ICM à ces patients implique un effort de recherche important et surtout la prise en considération des aspirations et des besoins réels du patient. L'objectif de RoBIK (Robust Brain-Computer Interface Keyboard) est de développer un clavier virtuel fondé sur le paradigme du P300 utilisable en routine au niveau clinique. Le travail de recherche et développement est conduit de façon à réaliser un P300-Speller réellement efficace, compatible avec les contraintes ergonomiques imposées par la situation du patient. En particulier, ce système devra posséder un casque d'acquisition d'EEG léger, ne nécessitant aucun réglage, permettre de saisir au moins 500 lettres en 20 minutes et disposer d'une interface logicielle adaptable à chaque utilisateur.
(Contact : Louis Mayaud, ingénieur de recherche à l'hôpital Raymond Poincaré, Garches).
Projet OpenViBE2 (ANR ; 2009-2012)

Électrodes EEG utilisées dans le projet OpenViBE
(© Inria/Kaksonen)

OpenViBE est d'abord une plate-forme de recherche ouverte (sous Licence LGPL) qui permet de réaliser l'acquisition d'expériences et le traitement de signaux EEG en temps réel. Le projet OpenViBE2 associe les ICM et les jeux vidéo. Dans ce but, les ICM sont utilisées en complément des interfaces traditionnelles (souris et " gamepad "), afin d'exploiter l'activité cérébrale pour adapter en temps réel l'interaction et le contenu du jeu vidéo. Outre des applications purement ludiques proposant une interaction 3D avec des univers virtuels fondés sur des états mentaux, ce projet vise le développement de " serious games " : jeux d'entraînement cérébral comme des simulateurs réalistes, jeux thérapeutiques pour les enfants souffrant de troubles de l'attention.
(Contact : Anatole Lecuyer, chercheur Inria, IRISA, Rennes).

Projet CoAdapt (ANR ; 2009-2012)
Les ICM mettent en jeu de nouveaux modes de perception et d'interaction, et un nouvel utilisateur doit s'approprier le système comme un enfant explore son système sensori-moteur. Le feedback et la récompense sont importants dans cet apprentissage. L'objectif de ce projet est d'étudier la co-adaptation entre l'utilisateur et le système ICM au cours de l'apprentissage et de l'utilisation. Alors que les progrès de la recherche en ICM consistent surtout à optimiser indépendamment chaque élément du système, CoAdapt considère le système en boucle fermée, ce qui représente un saut conceptuel important. Le projet CoAdapt modélise le double apprentissage qui s'opère en ICM, considérant deux agents développant des stratégies collaboratives : l'utilisateur et le système. Le système ICM reçoit des signaux électroencéphalographiques, qui sont variables au cours du temps, à cause notamment de l'habituation et la plasticité corticale. CoAdapt utilise des méthodes numériques d'apprentissage adaptatif et y incorpore des concepts tels que le retour sensoriel et sa conséquence neurophysiologique en termes d'activité cérébrale.
(Contact : Maureen Clerc, directrice de recherche Inria, Sophia Antipolis).

Et l'éthique, dans tout ça ?

Nous sommes très loin de concevoir des ICM qui lisent vraiment dans la pensée, mais les problèmes d'éthique ne sont pas pour autant ignorés. Des lois encadrent les expérimentations chez l'homme et chez l'animal et des commissions les valident au cas par cas. L'accord du patient est nécessaire et les données sont soumises à la loi informatique et liberté. Au-delà du cadre légal, chaque chercheur a une réflexion sur les implications de ses recherches.

Quelques références pour en savoir plus

Cet article est paru dans la revue DocSciences n°13 Informatique et médecine, éditée par le CRDP de l'Académie de Versailles en partenariat avec Inria.

Newsletter

Recevez chaque mois une sélection d'articles

Niveau de lecture

Aidez-nous à évaluer le niveau de lecture de ce document.

Votre choix a été pris en compte. Merci d'avoir estimé le niveau de ce document !

Christian Jutten

Professeur à l'Université Joseph Fourier (Grenoble 1), chercheur en traitement du signal et des images à Gipsa-lab, membre de l'Institut Universitaire de France.

Voir le profil

Découvrez le(s) dossier(s) associé(s) à cet article :

Ressources pour le lycée

Consulter le dossier

DocSciences

Consulter le dossier

Ces articles peuvent vous intéresser

Médecine & Sciences du vivant Modélisation & Simulation

Anatole Lécuyer
Christian Blonz

OpenViBE : un logiciel pour les interfaces cerveau-ordinateur

Anatole Lécuyer
Christian Blonz

Lire l'article

Marco Congedo
Alexandre Bouchet
Anatole Lécuyer

Neurofeedback : un traitement non invasif du trouble du déficit de l'attention

Marco Congedo
Alexandre Bouchet
Anatole Lécuyer

Lire l'article

Modélisation & Simulation

Fabien Lotte

Idée reçue : Grâce au numérique, on peut lire dans les pensées

Fabien Lotte

Lire l'article

# data[].attributes.attachment_link.description
Une interface cerveau-machine (ICM) est un système permettant une communication à des patients souffrant de paralysie extrême. Pionniers pour imaginer des outils compensant leur handicap, ils se servent des sciences et technologies de l'information et de la communication dans leur intégration.

# data[].attributes.body
contient: -exemples d’expériences
- types d'ICM/méthodes de classifications des signaux/etc... (précis)

# data[].attributes.body
date de 2015 (système de puce de commande = pas vraiment ICM)

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Se faire insérer une puce électronique sous la peau et être ainsi capable de déverrouiller son Smartphone, d'allumer son ordinateur ou de démarrer sa voiture d'un seul geste, c'est ce que propose Hannes Sjöblad, un biohackeur suédois, fondateur des " implant parties ". Ces soirées se multiplient partout dans le monde. Le premier pas vers " l'humain-machine".

Plus de 10 000 personnes implantées dans le monde: Un repère dessiné au feutre entre le pouce et l'index, un pincement de la peau, et puis l'aiguille - 3 millimètres de diamètre tout de même - qui s'enfonce. Cinq secondes, le temps d'appuyer sur le piston, et le tour est joué. " Félicitations, vous voilà upgradé ! " lance le tatoueur-pierceur à l'œuvre, avant de passer à la personne suivante. Bienvenue au cœur d'une " implant party ". Un des rassemblements les plus futuristes du moment, capables de réunir dans un même lieu ingénieurs, start-upers, amateurs de modifications corporelles ou simples curieux.

Lancées en octobre 2014 par le biohackeur suédois Hannes Sjöblad, ces soirées ont pour but d'équiper - moyennant 200 euros - les volontaires de puces NFC (pour " Near Field Communication ", ou " communication sans contact "). Un dispositif de la taille d'un grain de riz, émettant en ondes courtes (13,56 MHz) et permettant de stocker 868 octets d'informations. Même pas une page de traitement de texte !

Contenue dans un cylindre en verre biocompatible de 2 mm sur 12, la puce est implantée en moins de 5 secondes. © DR

Désormais, celui qui en est équipé peut ouvrir la porte de son bureau, démarrer sa voiture, régler la hauteur de son siège, mettre la radio sur sa fréquence préférée, déverrouiller son Smartphone, son ordinateur, payer, stocker des informations, etc. Bref, commander tout ce qui fonctionne sans fil, à condition que les appareils qui nous entourent soient équipés d'une technologie capable de " lire " la puce. Plus de 10 000 personnes seraient déjà implantées dans le monde. Et ce n'est que le début ! Des entreprises commencent à s'y intéresser, à l'instar du spécialiste russe de la sécurité informatique Kaspersky Lab, de plusieurs constructeurs automobiles et de sociétés d'assurances. Selon l'institut d'analyses commerciales ReportsnReports.com, le marché des technologies NFC devrait dépasser d'ici à 2022 les 14 milliards d'euros.
Timeline: L'homme bionique, une longue histoire
Entre 1000 et 100 av. J.-C. Première prothèse connue : un morceau de bois et cuir posé en remplacement du gros orteil amputé d'une jeune diabétique en Egypte.
1285 Première paire de lunettes, inventée par le physicien italien Salvino degli Armati.
1915 Première main artificielle, mise au point par le chirurgien Ferdinand Sauerbruch.
1958 Premier pacemaker.
1976 Premier implant cochléaire : greffé dans l'oreille interne, il permet à certains sourds profonds d'entendre.
1999 Le Français Marc Merger, paraplégique, effectue quelques pas grâce à des simulations électriques envoyées par un circuit électronique implanté dans son abdomen.
2000 Johnny Ray, un Américain victime du " syndrome d'enfermement ", parvient à communiquer par la pensée grâce à un implant dans le cerveau.
2012 Un implant rétinien permet à certains aveugles de retrouver partiellement la vue.
2014 Arrivée sur le marché de ReWalk, le premier exosquelette destiné aux paraplégiques. 2015 Multiplication des " implants parties ".
2045 L'homme est capable de recopier son cerveau sur un ordinateur et réalise ainsi un premier pas vers l'immortalité, selon Raymond Kurzweil, directeur de la prospective de Google.
" Un standard "ouvert", pour inventer de nouveaux usages "

Une "implant party" à Stockholm. © DR

Hannes Sjöblad, membre du collectif BioNyfiken et porte-parole pour la Suède de la Singularity University, le think tank transhumaniste financé par Google et la Nasa.
Paris Match. On équipe nos animaux de compagnie avec ce genre de puces depuis le début des années 1990... Pourquoi créer ces "implant parties" aujourd'hui ?
Hannes Sjöblad. La technologie est la même, certes, mais le monde a beaucoup changé depuis les années 1990. Les prix ont baissé. Il est aujourd'hui possible d'acheter une puce pour moins de 35 euros. Et les objets électroniques sont partout. Il est normal de vouloir créer des moyens plus simples et plus directs d'interagir avec eux.
L'implant déjà dépassé par le tatouage électronique et par la pilule connectée ?

Ce patch permet de surveiller la santé des personnes dépendantes. © John A. ROGERS/AP/SIPA

L'intérêt de ces puces apparaît, pour le moment, très limité...
Le but est justement d'explorer les possibilités offertes par cette nouvelle technologie. On pourrait imaginer un système de déblocage des armes à feu uniquement par leur propriétaire par reconnaissance de la puce. Nous avons choisi de diffuser un standard "ouvert" accessible et modifiable par tous pour inventer ces nouveaux usages.
Toute reproduction interdite
Justement, ces puces ne posent-elles pas des questions de sécurité ?
Les inquiétudes liées au piratage sont exagérées, car il faut s'approcher à moins de 10 centimètres de la puce - et donc de la peau - pour la réveiller et lire ses informations. On doit, en revanche, faire attention à garder le choix ou non d'utiliser cette technologie. A nous de veiller à ce que les choses et les lieux demeurent accessibles à tous, qu'on soit porteur de puce ou non, car notre corps n'appartient qu'à nous.

Discrets, impossibles à oublier et pouvant être retirés facilement, ces patchs pourraient très vite ringardiser les puces sous-cutanées. Parmi eux, le Digital Tattoo, conçu par Google et Motorola, qui permet de débloquer certains Smartphone. Plus utile, le SEEQ Mobile Cardiac Telemetry System de Medtronic permet de mesurer le rythme cardiaque et d'alerter les malades en cas de problème. Développé par MC10 et Ericsson, le Biostamp collecte certaines données physiologiques (pression sanguine, taux de sucre, de cholestérol, exposition aux UV, etc.). A moins que vous ne préfériez la version à ingérer ? L'entreprise américaine Proteus est en train de tester une pilule connectée destinée aux personnes qui suivent un traitement médicamenteux lourd. Communiquant par Bluetooth, elle rappelle à l'ordre le malade lorsque le médicament n'a pas été pris et permet au médecin de suivre le traitement à distance.

# data[].attributes.attachment_link.title
"Implants parties" - L'homme augmenté est arrivé

# data[].attributes.attachment_link.description
Se faire insérer une puce électronique sous la peau et être ainsi capable de déverrouiller son Smartphone, d'allumer son ordinateur ou de démarrer sa voiture d'un seul geste, c'est ce que propose Hannes Sjöblad, un biohackeur suédois, fondateur des " implant parties ". Ces soirées se multiplient partout dans le monde.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Dossier d'Ahn Tuan, présenté dans l' épisode #16.

Aujourd'hui, l'informatique est partout, elle a envahi nos banques, nos écoles, nos maisons. Même nos poches n'ont pas résisté aux smartphones. Et ceux-ci sont maintenant bien plus puissant que nos anciens ordinateurs du début de 21eme siècle.

Parlons d'ailleurs d'évolution et plus précisément, de l'évolution des interfaces informatiques. Au tout début, il y avait le clavier, uniquement le clavier. Puis est apparue la souris. A l'époque, c'était déjà une petite révolution en soi. Ensuite, tout s'emballe, les manettes de jeux vidéos font leur apparition, deviennent de plus en plus sophistiqués. Enfin les écrans tactiles débarquent.

Pourquoi ce petit historique ? C'est pour vous montrer l'importance de l 'interface. C'est ce qui nous permet d' agir, d' utiliser nos machines.

Mais quelle est la prochaine étape ? Contrôler à l'aide de nos gestes ? Déjà fait avec la nintendo Wii ou plus récemment, le Kinect de Microsoft. Alors quoi ?

On peut maintenant rêver de contrôler l'ordinateur familial par la pensée non ? Imaginez-vous, assis confortablement dans votre fauteuil, en train d'écrire un mail par la seule force de votre cerveau. Ca serait génial hein ? Ah j'ai dit " rêver " ? Et bien, le rêve devient peu à peu réalité.

Tout commence en 1999 à Berkeley en Californie. Là bas, des chercheurs, menés par Yang Dan réussissent à visualiser sur un écran ce que voyait un chat. Le secret : des électrodes directement implantés dans le thalamus de l'animal, centre de tri des informations sensoriels. Ces électrodes captaient et amplifiaient les stimuli électriques qui passaient dans la zone. Un logiciel informatique filtrait après coup le signal et le rendu final était époustouflant.

Vous pouvez vous faire une petite idée en regardant l'image ci-dessous. La ligne du haut représente les images diffusées au chat et en dessous, on a le rendu du logiciel.

Là c'était la première étape. Elle a eu le mérite de confirmer la viabilité du concept de BCI, acronyme de Brain Computer Interface ou interface cerveau-ordinateur.

Début des années 2000, un chercheur brésilien, Miguel Nicolelis, va faire encore plus fort. Encore grâce à des électrodes mais cette fois-ci greffées dans le cerveau d'un singe, il va lui apprendre à se servir d'un bras robotique pour attraper divers objets.

Cette expérience sera reprise et améliorée maintes et maintes fois. Vous pouvez d'ailleurs en voir un exemple en vidéo dans le dossier, tiré de l'u niversité de Pittsburgh aux Etats-Unis.

Mais dans le domaine des implants cérébraux, la palme revient au Dr Philip Kennedy de l'Université d'Atlanta. Toujours au début des années 2000, il aura été le premier à greffer une interface dans un cerveau humain ! Le tout premier homme bionique s'appelait Johnny Ray et souffrait alors d'une paralysie totale du corps, plus communément appelée syndrome d'enfermement. De quoi rendre fou !

Grâce à l'équipe du Dr Kennedy, ce BCI permettait à Mr Ray de s'échapper de sa prison corporelle. Son implant, relié à un ordinateur, le rendait capable de déplacer un curseur à l'écran rien qu'en y pensant. " On a juste placé la souris dans sa tête " disait malicieusement Roy Bakay, le neurochirurgien qui a effectué l'opération délicate.

Attention, cette prouesse n'a été possible qu'après un dur entrainement. Même après ça, sa vitesse de frappe au clavier virtuel était de trois lettres par minutes. Ce qui était très lent et l'épuisait très vite.

Malheureusement, Mr Ray est mort en 2002 d'une rupture d'anévrisme. L'implant n'en était pas du tout la cause, il était d'ailleurs très stable et il n'y avait aucun signe de rejet.

Ce que nous apprend le cas de John Ray, c'est que c'est possible. Ca peut sembler encore une technologie balbutiante mais elle pourra à coup sûr améliorer beaucoup de vies. Par exemple, relié à des stimulateurs musculaires, on pourrait envisager de rendre à des paralysés l'usage de leurs membres.

Ce n'est d'ailleurs qu'une des innombrables applications possibles. Certains rêvent déjà de l'étape suivante : des puces qui pourraient non seulement nous donner le don de contrôler nos machines mais pourquoi pas aussi celui de communiquer par la pensée ? Tout ça par puces interposées.

Je crois que dans ce domaine, la réalité n'a jamais été aussi proche de la science-fiction !

Edité : Pour ceux qui veulent voir une BCI implantée dans un être humain, voici une amélioration des électrodes de Dr Kennedy qui permettent vraiment de contrôler un ordinateur par la pensée !

# data[].attributes.attachment_link.title
Dossier : Les interfaces Cerveau-Ordinateur - Podcast Science

# data[].attributes.attachment_link.description
Dossier d'Ahn Tuan, présenté dans l'épisode #16. Aujourd'hui, l'informatique est partout, elle a envahi nos banques, nos écoles, nos maisons. Même nos poches n'ont pas résisté aux smartphones. Et ceux-ci sont maintenant bien plus puissant que nos anciens ordinateurs du début de 21eme siècle. Parlons d'ailleurs d'évolution et plus précisément, de l'évolution des interfaces informatiques.

# data[].attributes.attachment_link.description
The first brain-sensing headband for better sleep and dream clarity.

# data[].attributes.attachment_link.description
Halo Neuroscience is a team of doctors, neuroscientists, engineers and designers with a passion for the brain. Unlock your potential. We develop neurotechnology, hardware, and software to help you do just that.

# data[].attributes.attachment_link.description
En embarquant dans un voyage sensoriel unique et musical, vous explorez votre propre relaxation. Avec Melomind, vous êtes transportés dans votre espace mental personnel, y prenez vos marques, et développez votre capacité au bien-être.

# data[].attributes.attachment_link.description
Une interface neuronale directe - abrégée IND ou BCI ou encore ICM (interface cerveau-machine, ou encore interface cerveau-ordinateur) est une interface de communication directe entre un cerveau et un dispositif externe (un ordinateur, un système électronique...). Ces systèmes peuvent être conçus dans le but d'étudier du cerveau, d'assister, améliorer ou réparer des fonctions humaines de cognition ou d'action défaillantes.

# data[].attributes.attachment_link.description
Create a new document and edit with others at the same time -- from your computer, phone or tablet. Get stuff done with or without an internet connection. Use Docs to edit Word files. Free from Google.

# data[].attributes.body
https://docs.google.com/document/d/1L6jWXrseLRtm1H86VLMuQPNbr3xi_La6d0DHPz5PsL0/edit?usp=sharing

# data[].attributes.attachment_link.description
Halo Neuroscience is a team of doctors, neuroscientists, engineers and designers with a passion for the brain. Unlock your potential. We develop neurotechnology, hardware, and software to help you do just that.

# data[].attributes.body
https://docs.google.com/document/d/1TGMmk2Xa2zRO4A6x53zL1CgYhpe37jGuzKrd2ntiQYU/edit?usp=sharing

# data[].attributes.body
https://docs.google.com/presentation/d/1rGXMQVMNFwtYLBC3XRrbljE7WsxS_Chrra8LjkW-uEg/edit?usp=sharing

# data[].attributes.body
https://www.inserm.fr/information-en-sante/dossiers-information/interface-cerveau-machine-icm

# data[].attributes.attachment_link.title
Grâce à un simple casque sur la tête, le cerveau est stimulé par électrodes pour améliorer la capacité d'apprentissage

# data[].attributes.attachment_link.description
Chronique Innovation par Anicet MBIDA diffusée le 18/09/2018 07:25 pendant Deux heures d'info : Anicet Mbida nous offre chaque matin ce qui se fait de mieux en matière d'innovation.

# data[].attributes.body
https://www.youtube.com/watch?v=ogBX18maUiM