La communication est un besoin fondamental de l’être humain, mais elle peut être compromise par des maladies ou des accidents qui affectent le système nerveux. Pour les personnes paralysées qui ne peuvent plus parler ni bouger, la vie devient un isolement et une frustration. Heureusement, la science et la technologie offrent de l’espoir à ces patients grâce aux interfaces cerveau-ordinateur (BCI), des dispositifs qui peuvent décoder les signaux neuronaux en mots ou en commandes informatiques.
Qu’est-ce qu’une interface cerveau-ordinateur ?
Une interface cerveau-ordinateur est un système qui permet une communication directe entre le cerveau et un dispositif externe, sans passer par les voies sensorielles ou motrices habituelles. Il existe différents types de BCI, selon la façon dont ils sont implantés et la zone du cerveau qu’ils ciblent. Certains sont invasifs, c’est-à-dire qu’ils nécessitent une chirurgie pour placer des électrodes sur la surface ou à l’intérieur du cerveau. D’autres sont non invasifs, comme les casques qui mesurent l’activité électrique ou magnétique du cerveau à travers le crâne.
Voici une vidéo expliquant ce qu’est un implant cérébral :
Les BCI peuvent avoir différentes applications, comme le contrôle de prothèses, de fauteuils roulants ou de jeux vidéo. Mais l’une des plus prometteuses est la restauration de la parole chez les personnes paralysées, comme celles atteintes de la maladie de Charcot (ou sclérose latérale amyotrophique), d’un accident vasculaire cérébral ou d’un traumatisme crânien.
Comment les BCI peuvent-ils traduire les pensées en mots ?
Le principe des BCI pour la parole est de capter les signaux électriques qui sont émis par les neurones du cortex moteur lorsqu’une personne essaie de parler ou de bouger sa bouche. Ces signaux sont ensuite transmis à un ordinateur qui les analyse et les convertit en mots affichés sur un écran, prononcés par une voix synthétique ou communiqués par un avatar animé.
Pour que ce processus soit possible, il faut d’abord entraîner le système à reconnaître les modèles d’activité cérébrale associés à différents sons ou mots. Cela se fait en demandant au patient de répéter ou de mimer des phrases ou des listes de mots pendant que le système enregistre et apprend ses signaux neuronaux. Ensuite, le système utilise des algorithmes d’intelligence artificielle et d’apprentissage automatique pour décoder les signaux en temps réel et produire une sortie vocale.
Quels sont les progrès récents dans ce domaine ?
Deux études publiées en août 2023 dans la revue Nature ont montré des avancées significatives dans la performance des BCI pour la parole. La première a été menée par une équipe de chercheurs américains qui ont implanté des électrodes dans deux zones du cerveau d’une femme de 68 ans atteinte de la maladie de Charcot. Ils ont réussi à décoder ses signaux neuronaux en mots avec une précision de 75% et une vitesse de 15 mots par minute, ce qui est nettement supérieur aux résultats obtenus précédemment avec d’autres systèmes.
La deuxième étude a été réalisée par un groupe international de scientifiques qui ont utilisé un casque non invasif pour mesurer l’activité magnétique du cerveau d’un homme de 36 ans paralysé suite à un accident de voiture. Ils ont pu traduire ses signaux en mots avec une précision de 47% et une vitesse de 18 mots par minute, ce qui est également remarquable pour une méthode non invasive.
Quels sont les défis et les opportunités pour l’avenir ?
Les BCI pour la parole sont encore loin d’être parfaits. Ils présentent des limites techniques, comme la nécessité d’un calibrage régulier, la sensibilité aux interférences ou la dégradation des électrodes. Ils posent aussi des questions éthiques, comme le respect de la vie privée, le consentement ou la sécurité des données. Il faut également prendre en compte les besoins et les attentes des utilisateurs, qui peuvent varier selon leur personnalité, leur culture ou leur situation.
Mais les BCI pour la parole offrent aussi des opportunités incroyables pour améliorer la qualité de vie des personnes paralysées et leur permettre de rester connectées au monde. Ils peuvent aussi ouvrir de nouvelles perspectives pour la recherche sur le fonctionnement du cerveau et le langage.
