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Un homme paralysé réussit à produire une écriture manuscrite en utilisant la pensée

Crédits : Free-Photos / Pixabay

Dans le cadre de leurs travaux, des chercheurs étasuniens ont utilisé une invention existant depuis assez longtemps : l’interface cerveau-ordinateur. Cette dernière permet habituellement aux personnes de contrôler un ordinateur ou une prothèse via la pensée. Toutefois, les chercheurs se sont intéressés à l’écriture manuscrite avec des résultats très encourageants.

Une BCI pour l’écriture manuscrite

Le concept d’interface cerveau-ordinateur (BCI), dont les premiers travaux remontent aux années 1970, assure une communication directe entre un cerveau et un dispositif électronique ou informatique externe. Elle peut voir le jour dans le but d’étudier le cerveau, mais aussi d’assister, d’améliorer ou encore de réparer des fonctions humaines de cognition ou autres action défaillantes. Les BCI existantes permettent d’effectuer des tâches sans avoir besoin d’utiliser les bras, les mains et les jambes. Il s’agit de contrôler par la pensée un ordinateur, une prothèse ou tout autre système automatisé.

Dans une étude publiée dans la revue Nature le 12 mai 2021, des chercheurs de l’Université de Stanford (États-Unis) ont eu une autre approche en s’intéressant à l’écriture manuscrite. À partir du moment où une maladie ou une blessure empêche une personne de se mouvoir, l’activité neuronale du cerveau concernant les diverses tâches effectuées auparavant existe toujours. Les chercheurs ont focalisé leurs travaux sur la partie du cerveau responsable des mouvements fins et ont enregistré les signaux d’un volontaire qui s’imaginait en train d’écrire des lettres à la main.

interface BCI ecriture manuscrite
Crédits : Université de Stanford

Des performances au rendez-vous

Le volontaire en question était un homme de 65 ans complètement paralysé en dessous du cou. Celui-ci a copié 26 lettres en caractères minuscules ainsi que des signes de ponctuation comme “>” pour l’espace et “~” pour le point. Durant le test, de petites électrodes se situaient dans la zone du cerveau, en lien avec le mouvement de la main droite. Or, ces électrodes sont parvenues à enregistrer l’activité cérébrale d’environ 200 neurones individuels ayant réagi différemment durant cette séance d’écriture mentale.

Cet essai baptisé BrainGate a permis la réalisation de 40 000 caractères, des données qu’un algorithme de machine learning a traitées et classifiées. Ainsi, l’IA a appris à reconnaître de manière automatique les modèles neuronaux que le volontaire avait produits pour chaque lettre écrite. Après quelques jours d’entraînement, le taux d’erreur atteignait 3,4 % en moyenne, ce qui est proche des résultats des systèmes de reconnaissance vocale les plus performants.

Le volontaire de 65 ans a réussi à composer des phrases à une vitesse d’environ 90 caractères par minute, ce qui est très satisfaisant. Rappelons tout de même qu’une personne du même âge utilisant un smartphone tape en moyenne 110 caractères par minute. Concernant les autres interfaces BCI existantes, le “point-and-click” (déplacement d’un curseur pour écrire des mots sur un écran) atteint quant à lui une vitesse de “seulement” quarante caractères par minute.