Des chercheurs dévoilent une interface cerveau-ordinateur presque invisible
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Un capteur cérébral à micro-échelle placé entre les follicules pileux. Crédit : W. Hong Yeo.
Des chercheurs de Georgia Tech ont développé un capteur cérébral à microstructure quasi imperceptible, à insérer dans les minuscules espaces entre les follicules pileux et légèrement sous la peau. Ce capteur offre des signaux haute fidélité et permet l'utilisation continue des interfaces cerveau-ordinateur (ICO) au quotidien.
Les ICB (Interface Computer Brain ou Interface Cerveau-Ordinateur) créent une voie de communication directe entre l'activité électrique cérébrale et des dispositifs externes tels que les électroencéphalographes, les ordinateurs, les membres robotisés et autres dispositifs de surveillance cérébrale. Les signaux cérébraux sont généralement captés de manière non invasive à l'aide d'électrodes fixées à la surface du cuir chevelu humain à l'aide d'un gel conducteur pour une impédance et une qualité de données optimales. Des méthodes de capture de signaux plus invasives, comme les implants cérébraux, sont possibles, mais cette recherche vise à créer des capteurs à la fois faciles à placer et fiables.
Hong Yeo, professeur Harris Saunders Jr. à la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, a associé la dernière technologie de micro-aiguilles à sa grande expertise en matière de capteurs portables. Cette technologie pourrait permettre une détection stable des signaux cérébraux sur de longues périodes et une insertion aisée d'un nouveau capteur sans fil ICB à micro-aiguilles portable, indolore et se logeant entre les follicules pileux. Le positionnement cutané et la taille extrêmement compacte de cette nouvelle interface cérébrale sans fil pourraient offrir de nombreux avantages par rapport aux électrodes traditionnelles en gel ou sèches.
« J'ai lancé cette recherche car mon objectif principal est de développer une nouvelle technologie de capteurs pour les soins de santé . J'avais déjà de l'expérience avec les interfaces cerveau-ordinateur et l'électronique flexible du cuir chevelu », explique Hong Yeo, également membre du corps professoral de l'Institute for People and Technology de Georgia Tech. « Je savais que nous avions besoin d'une meilleure technologie de capteurs BCI et j'ai découvert qu'en miniaturisant le capteur, en pénétrant légèrement la peau et en évitant les poils, nous pouvons améliorer considérablement la qualité du signal en nous rapprochant de la source et en réduisant le bruit indésirable. »
Un capteur cérébral microscopique sur un doigt. Crédit : W. Hong Yeo.
Les systèmes ICB actuels sont constitués d'électronique encombrante et de capteurs rigides qui empêchent l'utilisation des interfaces lorsque l'utilisateur est en mouvement au cours de ses activités quotidiennes. Yeo et ses collègues ont conçu un capteur microscopique pour la capture de signaux neuronaux, facile à porter au quotidien, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives aux dispositifs ICB. Sa technologie utilise des micro-aiguilles en polymère conducteur pour capter les signaux électriques et les transmettre via des fils flexibles en polyimide/cuivre, le tout dans un espace de moins d'un millimètre.
Une étude menée auprès de six personnes utilisant l'appareil pour contrôler un appel vidéo en réalité augmentée (RA) a révélé que la capture de signaux neuronaux haute fidélité persistait jusqu'à 12 heures avec une très faible résistance électrique au contact peau-capteur. Les participants pouvaient se tenir debout, marcher et courir pendant la majeure partie de la journée, tandis que l'interface cerveau-ordinateur enregistrait et classait les signaux neuronaux indiquant sur quel stimulus visuel l'utilisateur se concentrait avec une précision de 96,4 %. Pendant les tests, les participants pouvaient consulter leurs contacts téléphoniques et passer et accepter des appels vidéo en RA en mains libres, car ce nouveau capteur cérébral de taille microscopique captait les stimuli visuels, tout en offrant à l'utilisateur une totale liberté de mouvement.
Selon Hong Yeo, les résultats suggèrent que ce système BCI portable pourrait permettre une activité d'interface pratique et continue, conduisant potentiellement à une utilisation quotidienne de la technologie intégrative machine-humain.
« Je crois fermement au pouvoir de la collaboration, car de nombreux défis actuels sont trop complexes pour être résolus par une seule personne », a déclaré Yeo. « Je tiens donc à exprimer ma gratitude à tous les chercheurs de mon groupe et aux formidables collaborateurs qui ont rendu ce travail possible. Je continuerai à collaborer avec l'équipe pour améliorer la technologie ICB pour la rééducation et les prothèses. »
https://research.gatech.edu/new-wearable-brain-computer-interface