Nouvelle technologie de traitement des signaux pour une application d’interface cerveau-machine

Principaux avantages de cette nouvelle technologie :

  • Les commandes pour tourner droite ou gauche et faire avancer le fauteuil sont traites toutes les 125 millisecondes en analysant les ondes crbrales au moyen de la technologie du traitement des signaux.
  • Les rsultats de l’analyse des ondes crbrales s’affichent en temps rel sur un cran, ce qui permet l’utilisateur du fauteuil roulant de mieux contrler la bonne comprhension de sa pense par la machine, et d'amliorer ainsi l'efficacit du systme.
  • Cette technologie devrait trouver des applications pratiques dans les domaines de la radaptation et du soutien physique et psychologique des utilisateurs de fauteuil roulant.

Le Centre de collaboration BSI-TOYOTA (BTCC; Hidenori Kimura, directeur) a

russi mettre au point une technologie d’analyse de l’activit crbrale qui compte parmi les plus rapides au monde. Ce systme permet de contrler un fauteuil roulant par la pense en seulement 125 millisecondes (une milliseconde, ou ms, quivaut un millime de seconde). Le BTCC a t fond en 2007 par RIKEN, un organisme administratif indpendant (Ryoji Noyori, prsident), dans le cadre d’un projet de collaboration runissant Toyota Motor Corporation (Akio Toyoda, prsident), Toyota Central R&D Labs, Inc. (Takashi Saito, prsident) et le Genesis Research Institute, Inc. (Kiyoshi Nakanishi, directeur dlgu de la recherche). Ont galement collabor ce projet Andrzej Cichocki, chef d’unit, et Kyuwan Choi, chercheur, de l’unit de recherche en interfaces cerveau-machines non invasives (Noninvasive BMI) de BTCC.

Les rcentes avances technologiques dans le domaine des interfaces cerveau-machine suscitent un vif intrt. Ce type de systme permet aux personnes ges ou handicapes d'interagir avec ce qui les entoure grce leur pense, sans qu'elles aient parler.

Le nouveau systme mis au point par BTCC, qui fusionne deux technologies de RIKEN, la sparation aveugle de sources1 et le filtrage de l’espace temps-frquence 2, permet d’effectuer l’analyse des ondes crbrales en seulement 125 ms, contre plusieurs secondes requises par les mthodes conventionnelles. Les rsultats de l’analyse des ondes crbrales s’affichent tellement rapidement sur un cran que l’utilisateur du fauteuil roulant ne peroit pas de dcalage. Le systme est capable de s’adapter aux caractristiques de chaque utilisateur, ce qui lui permet d’amliorer l’efficacit d’interprtation des commandes transmises par la pense de celui-ci. Le systme apprend donc les commandes (avance/droite/gauche) de l’utilisateur plus vite et plus efficacement. Grce au nouveau systme, les utilisateurs peuvent transmettre correctement des commandes leur fauteuil roulant. Le taux de russite atteint 95 %, soit l’un des plus levs au monde.

Des projets sont en cours pour employer cette technologie dans diverses applications, essentiellement dans l'univers mdical et les soins infirmiers. Parmi les principaux projets de recherche et dveloppement entrepris, citons l’augmentation du nombre de commandes et la mise au point d’lectrodes sous vide plus efficaces. Jusqu’ prsent, la recherche s’est concentre sur les ondes crbrales lies aux commandes par la pense des mouvements des pieds et des mains. Toutefois, des mesures et des analyses approfondies devraient permettre l’application de ce systme d’autres types d’ondes crbrales produites par divers tats psychologiques et motions.

 

1 La sparation aveugle de sources (BSS) est une technologie qui spare les composantes de bruit et les composantes des signaux utiles provenant des ondes crbrales qui sont utilises pour contrler le fauteuil roulant. Elle utilise uniquement des signaux d’EEG enregistrs en ligne.

2 Le filtrage de l’espace temps-frquence est une technologie qui extrait les donnes des courbes de temps et d’espace et des oscillations de frquence transmises par les lectrodes EEG afin de discerner les principales caractristiques et composantes qui permettent de contrler en toute scurit le fauteuil roulant.