Comment les interfaces cerveau-ordinateur permettent aux personnes paralysées de parler à nouveau

Les interfaces cerveau-ordinateur devraient permettre aux personnes de reprendre la parole après un accident vasculaire cérébral, par exemple. Deux de ces approches sont présentées par deux groupes de recherche dans la revue “Nature”. Dans une étude, une patiente était capable d’exprimer en moyenne 62 mots par minute à travers ses pensées, dans une autre étude, une femme parvenait même à 78 mots par minute. Cela correspond à environ la moitié de la vitesse de parole en anglais, soit environ 150 mots par minute.

Dans le une étude le groupe dirigé par Francis Willett de l’Université Stanford en Californie a traité le patient Pat Bennett, qui souffre de la maladie nerveuse sclérose latérale amyotrophique (SLA). Cela conduit à une paralysie musculaire progressive, qui affecte également la parole.

Les chercheurs ont implanté quatre réseaux de microélectrodes dans des zones du cerveau associées à la parole. Les activités cérébrales ainsi mesurées étaient transmises par câble à un système informatique, qui convertissait les signaux en écriture.

La patiente s’est entraînée avec le système environ deux fois par semaine en prononçant des textes prédéfinis dans son esprit. Les chercheurs ont ajusté le système à ses schémas cérébraux. Après quatre mois, la femme était capable de prononcer 62 mots par minute rien qu’en y pensant. Cette vitesse dépasse de plus de trois fois celle des systèmes précédents.

“Pour les personnes qui ne peuvent pas parler, cela signifie qu’elles peuvent rester connectées au monde plus vaste, peut-être continuer à travailler et entretenir des relations avec leurs amis et leur famille”, a déclaré Bennett dans un communiqué de Stanford.

L’avatar parle avec la voix du patient

Également deuxième étude par une équipe dirigée par Edward Chang de l’Université de Californie à San Francisco est basée sur une étude de cas. Cette femme a perdu la capacité de parler après avoir subi un accident vasculaire cérébral. Les chercheurs ont utilisé sur elle la méthode de l’électrocorticographie : les signaux cérébraux sont mesurés directement à la surface du cerveau, sans qu’il soit nécessaire d’insérer des aiguilles dans le cerveau, comme c’est le cas avec les réseaux de microélectrodes. Cependant, les électrodes de mesure doivent être appliquées sur une zone plus grande du cerveau dans la méthode.

Le groupe de Chang a décodé les signaux envoyés par le cerveau aux groupes musculaires impliqués dans la parole. Elle s’est également concentrée sur 39 unités sonores, appelées phonèmes, pour reconnaître les mots – cela devrait accélérer la reconnaissance des mots.

Un avatar parlait alors sur un moniteur, bougeant sa bouche et ses lèvres en temps réel selon les sons décodés. Il existe même une reconstitution de la voix originale de la patiente : pour la modulation de la parole, l’équipe a utilisé l’enregistrement audio d’un discours que la femme avait prononcé lors de son mariage.

De plus, la patiente a pu utiliser ses pensées pour attribuer trois expressions faciales à l’avatar, chacune avec trois intensités différentes : heureuse, triste et surprise. “Ces progrès nous rapprochent beaucoup plus du développement d’une véritable solution pour les patients”, a déclaré Chang, selon un communiqué de son université.

Ce patient parlait en moyenne 78 mots par minute. Cependant, le taux d’erreur sur les mots pour un vocabulaire de 1 024 mots était d’un quart. L’équipe de Stanford a atteint un taux d’erreur légèrement inférieur, d’un peu moins de 24 %, avec son patient, avec un vocabulaire de 125 000 mots.

“Il reste donc encore un long chemin à parcourir”

Le système est encore loin d’être un appareil que les gens peuvent utiliser dans la vie de tous les jours, souligne Willett, chercheur à Stanford. “Mais c’est un grand pas en avant dans la restauration d’une communication rapide pour les personnes paralysées qui ne peuvent pas parler.”

Dans leurs commentaires sur Nature, Nick Ramsey de l’hôpital universitaire d’Utrecht et Nathan Crone de la faculté de médecine de l’université Johns Hopkins de Baltimore parlent d’un tournant dans le développement de telles technologies : « Les deux rapports prouvent que la communication utilisant des interfaces implantables cerveau-ordinateur peut être restauré. » La prochaine étape consiste désormais à équiper les implants d’électrodes d’une connexion sans fil.

Thorsten Zander, de l’Université technique de Brandebourg à Cottbus-Senftenberg, constate de nets progrès en matière d’ingénierie. “Les résultats présentés sont très prometteurs dans leur application pratique. ” Cependant, ils n’ont été testés que sur des personnes individuelles qui s’étaient entraînées pendant plusieurs semaines.

Surjo Soekadar, chef du groupe de travail sur les neurotechnologies cliniques à la Charité de Berlin, parle d’une étape importante dans le développement des interfaces cerveau-ordinateur. Mais il souligne aussi que les deux patients ont été spécialement sélectionnés pour les études. “Il y a encore un long chemin à parcourir avant que l’utilisation généralisée de ces technologies soit envisageable.”

Par Stefan Parsch, dpa