Nous vivons une époque formidable où la technologie nous permet d’accéder facilement à l’information grâce à nos ordinateurs et Smartphones et à des connexions internet de plus en plus rapides.
De plus, la connectivité nouvelle des objets (l’Internet des Objets) qui nous entourent rend ces derniers plus intelligents donc plus utiles pour nous.
Cependant, l’interaction avec tous ces gadgets se fait la plupart du temps à travers un écran d’ordinateur et une souris ou via des écrans tactiles de Smartphones ou tablettes.
S’il existe aujourd’hui un développement certain des assistants virtuels qui fonctionnent grâce à la reconnaissance vocale (Siri, Cortana, Google Now, etc.), le vrai potentiel pour contrôler plus facilement notre environnement numérique réside dans les casques EEG.
Ces derniers « décodent » de mieux en mieux les impulsions électriques spécifiques de notre cerveau pour transformer nos volontés en actions concrètes !
Ce vieux rêve, né des œuvres de science-fiction, où l’on pouvait simplement penser à quelque chose pour qu’elle se réalise, est aujourd’hui à notre portée !
Bienvenue dans le monde de l’Interface Cerveau-Machine…
Qu’est ce que l’interface Cerveau-Machine?
L’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. Ce type de dispositif permet de contrôler par la pensée un ordinateur, une prothèse ou tout autre système automatisé, sans solliciter ses bras, mains ou jambes.
L’utilisation de cette interface n’est pas toujours intuitive et la phase d’adaptation et d’apprentissage peut être plus ou moins longue pour parvenir à la maîtriser.
L’utilisateur doit en effet observer le résultat de sa commande cérébrale, puis adapter sa pensée et son degré de concentration, pour atteindre la précision de l’action souhaitée.
Plusieurs méthodes d’enregistrement très précises de l’activité cérébrale existent mais elles exigent d’être assez intrusives puisque des électrodes doivent être placés sous la dure-mère, la membrane qui entoure le cerveau juste sous la boîte crânienne (ICM semi-intrusive) ou être implantées directement à l’intérieur du cortex (ICM intrusive).
Ces deux méthodes restent pour l’instant confinées à la recherche médicale. Elles sont beaucoup utilisés chez les animaux de laboratoires (souris, rats, etc.) pour comprendre le fonctionnement du cerveau en général.
Une des plus célèbres expériences dans le domaine de l’interface cerveau-machine a été menée par un neurophysiologiste très controversé: José Delgado.
En 1963, ce pionnier des implants cérébraux avait réussi à montrer pour la première fois au monde entier que l’on pouvait stopper l’élan d’un taureau avec un simple transmetteur radio!
Delgado affirmait que ses travaux « amènent à la conclusion déplaisante que les mouvements, les émotions, et l’humeur, peuvent être contrôlés par des signaux électriques et que les humains peuvent être contrôlés comme des robots en appuyant sur des boutons ».
Même si le mouvement des bio-hackers et des nouveaux cyborgs mené par le célèbre scientifique Kevin Warwick commence à prendre de l’ampleur, les implants cérébraux sont, pour le moment, considérés comme trop intrusifs pour être adoptés par le plus grand nombre.
En effet, les risques de rejets et de complications font que ceux-ci ne sont utilisés aujourd’hui que par les neurologues et médecins pour soigner leurs patients atteints de troubles neurologiques (épilepsie, dépression, etc.).
Dans cet article, nous nous intéressons plutôt aux casques EEG, des dispositifs qui présentent le triple avantage d’être non intrusifs, simples d’utilisation et abordables économiquement.
Ces derniers sont de plus en plus utilisés dans le monde High-tech pour contrôler toutes sortes d’objets de notre environnement…
La technologie EEG ?
L’EEG ou ElectroEncephaloGraphie est une méthode scientifique qui sert à analyser l’activité électrique du cerveau. En plaçant des électrodes sur le cuir chevelu, on peut enregistrer les différentes impulsions électriques générées par les neurones.
Patiente passant un électroencéphalogramme. Les résultats sont enregistrés sur un ordinateur.
« Même si le dispositif parait impressionnant à première vue, il reste sans danger et ne provoque aucune douleur. »
En effet, l’EEG vise avant tout à analyser les signaux électriques émis par le cerveau, et non pas à envoyer de l’électricité à ce dernier.
L’appareil de mesure convertit les impulsions électriques en tracés graphiques qui sont ensuite facilement interprétables par les médecins et neurologues lors de leurs diagnostics.
De leurs côtés, les chercheurs en neurosciences cognitives utilisent cette technique dans le but de mesurer l’activité cérébrale suite à la réalisation de tâches bien spécifiques.
Ce sont ces derniers qui sont à l’origine des nombreuses applications des casques EEG.
Évolution des casques EEG
Traditionnellement, le casque EEG était utilisé par les médecins pour détecter certains problèmes neuronaux liés à diverses pathologies (troubles du sommeil, dépression, crise d’épilepsie, etc.) mais aussi pour suivre et contrôler l’activité cérébrale des nouveau-nés prématurés, de patients anesthésiés ou dans le coma, etc.
Si cette technologie est longtemps restée confinée dans le hôpitaux et les laboratoires de recherches, le début des années 2000 marquera l’apparition de nouveaux modèles de casques utilisant des électrodes sèches (contrairement aux précédents qui nécessitaient un gel à appliquer sur le crâne) et dont le prix est beaucoup plus abordable.
De moins en moins lourds et encombrants à porter et arborant désormais un design plus attractif, les casques EEG low-cost d’aujourd’hui commencent à se démocratiser et à trouver des champs d’applications dans différents domaines.
Neurosky Mindwave, le casque EEG de référence
NeuroSky est une entreprise californienne de la Silicon Valley considérée comme pionnière dans le marché des casques EEG grand public.
Leur produit vedette, le Mindwave, permet à ses utilisateurs de connaître en temps réel leurs états émotionnels tel que leur degré d’attention, leur niveau d’excitation ou de stress ou encore la qualité d’une phase de relaxation ou de méditation.
Équipé d’une connexion Bluetooth, le gadget peut facilement se connecter et interagir avec un ordinateur ou un smartphone.
En 2011, la société rend open source l’algorithme de son produit. Les développeurs du monde entier peuvent alors créer des applications et des programmes innovants sur toutes les plateformes (Windows, Mac, Android, iOS, etc.).
Plusieurs jeux d’entrainement cérébral, de divertissement ainsi que des programmes éducatifs ont vu le jour suite à cette décision. Il existe d’ailleurs un apps store spécialement dédié au Mindwave.
En parallèle à cette activité commerciale (le casque est vendu à 100 $ et les applications une dizaine de dollars), la disponibilité de l’architecture algorithmique du Neurosky Mindwave a aussi permis à de nombreux centres de recherches universitaires, laboratoires, entreprises, startups ou simples hackers passionnés, de s’accaparer cette technologie et de lui trouver des utilisations originales parfois très utiles.
Des fauteuils roulants électriques à des bras robotiques contrôlés par la pensée !
C’est ainsi qu’une équipe d’étudiants de l’ESME a réussi à utiliser ce casque pour concevoir un fauteuil roulant électrique contrôlé par la pensée !
Le principe de fonctionnement est simple: Le fauteuil se contrôle en combinant deux méthodes : La première, associée au degré de concentration du cerveau, sert à commander la vitesse de celui-ci tandis que la deuxième consiste à cligner des yeux, ce qui permet de choisir la direction.
Ci-dessous, une démonstration vidéo du fauteuil roulant contrôlé par la pensée:
D’autres étudiants (de l’école Epitech cette fois-ci) ont eux aussi fait aboutir un projet semblable en utilisant un casque EEG encore plus évolué, le EPOC de la société Emotiv, qui a elle aussi rendu disponible sa technologie en open source.
OpenBCI, l’Interface Homme-Machine en mode Open Source !
Le projet OpenBCI (BCI pour Brain Computer Interface), totalement open source, utilise, lui, en plus de l’EEG, un EMG (électromyogramme) pour décrypter les réactions musculaires et un ECG (électrocardiogramme) pour analyser les battements du cœur.
Crée grâce à une levée de fonds sur Kickstarter, ce dispositif conçu par des étudiants en design de la Parsons The New School for Design de New-York, est abordable économiquement (vendu à environ 500 $) et peut même être fabriqué chez soi pour peu que l’on possède une imprimante 3D.
OpenBCI se veut donc être l’outil parfait pour tous ceux qui veulent en savoir plus sur leur cerveau mais qui n’ont pas forcément un laboratoire spécialisé pour cela.
Grâce à ce type de technologie, ils peuvent aussi plus facilement contribuer à faire émerger des solutions innovantes un peu partout dans le monde comme contrôler un bras robotique, changer de chaîne de télévision, ou encore contrôler un drone simplement par la pensée.
De même, les écoles et centre éducatifs peuvent s’en servir pour apprendre à leurs élèves comment fonctionne leur cerveau.
Ce nouveau concept appelé « neurofeedback » considère l’activité électrique du cerveau comme un ensemble de muscles que l’on peut entraîner et développer à partir du moment où l’on dispose d’un retour (feedback) et donc d’une boucle d’apprentissage.
Au niveau médical, les chercheurs ont désormais à leur disposition un outil nommé Mind-Mirror, qui permet de visualiser l’activité cérébrale en temps réel grâce à un affichage en réalité augmentée.
Ce chercheur de l’Inria observe l’activité de son cerveau grâce à Mind-Mirror. Ce système mêlant électroencéphalographie et réalité augmentée restitue l’état du cerveau avec des couleurs. Cette technique pourrait être très utile dans le domaine médical pour aider au traitement de certains troubles.
Mais c’est sans doute dans le domaine du divertissement et de l’utilitaire grand public que les casques EEG ont le plus de potentiel de développement.
En fait, ces derniers peuvent être utilisés pour contrôler pratiquement n’importe quel objet pourvu qu’il soit connecté, les possibilités des casques EEG ne trouvant finalement leur limite que dans l’imagination des fabricants.
Neurowear : une société japonaise qui rend la technololgie EEG complétement ludique !
Quand des japonais s’accaparent le concept du casque EEG, cela donne des concepts totalement loufoques.
Les japonais sont, en effet, connus pour leur culture totalement décalée et leur imagination sans limites.
La société Neurowear fait partie de ces entreprises japonaises qui innovent en créant des produits qui, parfois, ne peuvent avoir du succès que dans le pays des mangakas !
Leur premier produit qui a eu un grand succès populaire est le Necomimi, un casque EEG déguisé en oreilles de chats que l’on porte sur la tête et qui réagissent et bougent en fonction de l’humeur de celui qui les porte (lien vidéo).
Le Neurocam est autre gadget EEG très particulier qui fonctionne en synchronisation avec un smartphone que l’on porte sur le côté.
L’appareil détecte les émotions de l’utilisateur qui porte le casque et enregistre automatiquement cinq secondes de tous les moments intenses qu’il peut vivre au quotidien.
Ces moments correspondent en fait à une activité cérébrale plus importante que le casque EEG détecte alors et donne l’ordre à l’appareil photo du smartphone d’enregistrer.
En clair, le Neurocam n’enregistre que ce qui présente de l’intérêt pour vous et qui suscite des émotions:
Plus étonnant encore est le Mico, un casque audio qui choisit pour vous la musique qui convient le mieux à votre humeur du moment:
Le cerveau humain est l’un des organes les plus mystérieux de l’Univers. Les milliards de neurones qui le composent et les innombrables connexions entre eux font qu’il est très difficile de comprendre son fonctionnement.
Pourtant, de nombreux chercheurs et ingénieurs du monde entier, venant de différentes disciplines, se sont attaqués à cette tâche titanesque depuis plusieurs siècles.
Le développement d’outils technologiques simples tels que les casques EEG, associés à la puissance de calcul grandissante des ordinateurs, nous donne pourtant un réel espoir d’y arriver un jour.
Ces derniers s’améliorent au fur et à mesure que les mouvements des « DIY » et des « Makers » du monde entier s’approprient eux aussi ces technologies.
L’imagination, la curiosité naturelle et l’esprit d’initiative de toutes ces personnes laissent présager de formidables possibilités pour l’utilisation du potentiel incroyable notre cerveau…
Lire la suite du dossier : 9/10
Omar Amrani.
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