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Quand la machine se substitue au cerveau

Au Laboratoire LISV, on étudie l’interface cerveau-machine avec pragmatisme, sans perdre une once de son esprit critique. Car loin d’être infaillible, ce système s’avère même inefficace dans 20% des situations. Emmenée par Sylvain Chevallier, spécialiste de la question, l’équipe du LISV tente de résoudre le mystère de cette inefficacité et planche sur l’élaboration de solutions hybrides : des modèles d’interface où systèmes de communication musculaire et cérébrale sont associés.

le 30 mars 2014

Dossier extrait du magazine Vert & Bleu n°2 - Mars 2014
On pourrait croire qu’il teste un nouveau jeu vidéo. Dans les locaux du laboratoire d’ingénierie des systèmes de Versailles (LISV) à Vélizy, Sylvain Chevallier, maître de conférences en traitement du signal dans l’équipe assistance et interaction, expérimente en réalité une interface cerveau-machine, via un simulateur de navigation en 3D. Installé dans un fauteuil équipé d’un bras motorisé, il peut faire évoluer l’hélicoptère à l’écran d’un simple mouvement des doigts ou du poignet. Mieux encore, un seul regard porté à des lumières rouges - des ‘LED’ - qui clignotent devant lui, lui permet d’emprunter des raccourcis et d’optimiser sa navigation.

« Ce système hybride utilise la communication musculaire. Celle-ci permet à une personne qui ne peut plus bouger le bras mais qui dispose encore de sa motricité fine – doigts, poignet – de réaliser des gestes simples, comme d’attraper un objet, ou avec ce simulateur de piloter un hélicoptère, explique le chercheur. Ce système est dit hybride car il fait également appel à une interface de communication cérébrale. Chaque LED est porteuse d’un message, par exemple ‘revenir au début du parcours’. Quand le sujet fixe le led en question, son cerveau émet des signaux électriques immédiatement interprétés par l’interface qui enclenche l’action corrélée. »

Aujourd’hui à l’état de prototype, cette interface a pour vocation de seconder des personnes à mobilité réduite dans leurs gestes quotidiens. Pourquoi le choix d’un modèle hybride ? « Nous pensons que l’utilisation de l’interface cerveau-machine à des seules fins de contrôle direct qui consisterait à commander son téléphone ou sa télécommande par la pensée, n’est pas la plus intéressante, et de surcroît, pas la plus adaptée pour des personnes porteuses d’un handicap, argumente-t-il. Elle requiert, en effet, un maintien optimal de la concentration maximale et ne tolère aucun relâchement. Associer les deux interfaces de communication, musculaire et cérébrale me paraît plus judicieux. »

L’interface cerveau-machine et ses failles


Car en spécialiste du sujet, il connaît les failles du système. « Pour une personne sur cinq, les interfaces cerveau-machine sont totalement inefficaces », souligne-t-il. Vu sous cet angle, cette forme de communication alternative perd un peu de sa superbe. C’est justement ce qui intéresse le chercheur. Tenter de comprendre et d’expliquer ce qui met en échec les interfaces neuronales directes, et ce dans 20% des situations.

« On sait que le casque à électrodes est sensible lors de l’enregistrement des ondes. Le moindre mouvement des muscles du visage interfère avec le système. Mais cela n’explique pas tout », poursuit-il. En collaboration avec Jamal Atif du laboratoire de recherche en informatique de l’université Paris-Sud et Quentin Barthélémy de la start-up Mensia Technologies, il travaille sur les représentations des ondes cérébrales.

L’objectif est de développer des outils mathématiques permettant, à terme, de procéder à des comparaisons intra et interindividuelles et intergroupes. Et d’expliquer cette variabilité de l’efficacité de l’interface cerveau-machine.

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