INTERFACE NEURONALE

Sommaire :

Introduction

I - Le fonctionnement d'une interface neuronale directe (SIN)

A) L'enregistrement des signaux électriques

B) L'interprétation des signaux par un logiciel

II - L'utilité d'un SIN en santé

A) Détection et diagnostic de maladies

B) Réhabilitation et rééducation suite à une maladie

C) Prévention

Conclusion

Sources

Introduction :

L’interface neuronale directe, souvent raccourcie « SIN » pour Système d’Interface Neuronale, ou encore « BCI » pour Brain Computer Interface est selon l’Inserm, « 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. ». Ainsi, ce système permet d’agir et de faire des actes avec ses membres rien qu’en sollicitant sa pensée. Le BCI a été découvert en 1973 et a été testé pour la première fois sur des hommes dans les années 90.

I – Le fonctionnement d’une interface neuronale directe

A) L’enregistrement des signaux électriques

Le SIN se compose de 4 composants de base.

- l'acquisition du signal

- le pré-traitement du signal

- l'extraction des caractéristiques

- la classification

Le composant d'acquisition de signal, est responsable de l'enregistrement des ondes cérébrales et de leur envoi au composant de pré-traitement pour l'amélioration du signal et la réduction du bruit.

Le composant d'extraction de caractéristiques génère les caractéristiques discriminantes du signal amélioré, diminuant la taille des données appliquées au composant de classification. Les classificateurs traduisent les fonctionnalités produites en commandes de périphérique.

La mesure des oscillations générées par le cerveau est l'un des principaux composants de tout système basé sur un SIN. Elle reflète les actions neuronales volontaires générées par l'activité de l'utilisateur. Diverses méthodes d'acquisition de signaux ont été étudiées mais on choisit la méthode la mieux adaptée à l’utilisateur et aux phénomènes qu’on cherche à observer.

Il existe 3 classes générales de méthodes d'acquisition du signal :

- invasives

- semi-invasives

- non invasives.

Dans la méthode invasive, les électrodes sont implantées par neurochirurgie soit à l'intérieur du cerveau de l'utilisateur, dans le cortex, soit à la surface du cerveau. C’est donc une méthode qui donne des résultats très précis mais qui est très risquée.

Dans la méthode semi-invasive, les électrodes sont implantées dans la dure-mère. La résolution est donc moins précise que la méthode précédente mais est moins risquée.

Enfin, la méthode non-invasive consiste à faire porter à l’utilisateur un casque en tissu muni de plusieurs électrodes qui permettra d’obtenir une électroencéphalographie. Ce moyen étant le plus simple et le moins risqué, c’est celui le plus utilisé.

B) L’interprétation des signaux par un logiciel

Les électrodes sont reliées à un logiciel externe, qui analyse, classe et interprète les signaux , puis les retranscrit sous forme de commandes que la machine va exécuter.

Les signaux enregistrés seront alors plus ou moins nombreux et profonds et plus ou moins difficiles à traiter selon la tâche que l’utilisateur accomplira. L’analyse comprend plusieurs paramètres : la durée des signaux, leur fréquence et leur répartition dans l’espace. Le pré-traitement et le filtrage permettent de supprimer le bruit de fond. Le signal caractérisant l’intention est ensuite extrait puis ses composantes sont classées pour ne conserver que les informations utiles.

Exemple du logiciel (OpenViBE),logiciel français traitant les signaux en temps réel.

II - L'utilité d'un SIN en santé

A) Détection et diagnostic de maladies

La fonction de surveillance des SIN contribue également à prévoir et à détecter les problèmes de santé tels qu’une structure cérébrale anormale (telle que la tumeur cérébrale), un trouble convulsif (comme l'épilepsie), un trouble du sommeil (comme la

...