Les ondes cérébrales deviennent des mots parlés grâce à une avancée de l'IA pour la paralysie
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Des chercheurs basés en Californie ont développé un système basé sur l'IA pour restaurer la parole naturelle des personnes paralysées en temps réel et en utilisant leur propre voix.
Cette nouvelle technologie, développée par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley et de l'Université de Californie à San Francisco, exploite des appareils capables d'accéder au cerveau pour mesurer l'activité neuronale, ainsi qu'une IA qui apprend réellement à construire les sons de la voix d'un patient.
C'est bien plus que les avancées réalisées l'année dernière dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur pour la synthèse de la parole.
« Notre approche de streaming apporte aux neuroprothèses la même capacité de décodage rapide de la parole que des appareils comme Alexa et Siri », explique Gopala Anumanchipalli, professeur adjoint de génie électrique et d'informatique à l'UC Berkeley et co-chercheur principal de l'étude parue cette semaine dans Nature Neuroscience . « Grâce à un algorithme similaire, nous avons découvert que nous pouvions décoder des données neuronales et, pour la première fois, permettre un streaming vocal quasi synchrone. Le résultat est une synthèse vocale plus naturelle et fluide. »
L'avantage de cette technologie est qu'elle peut fonctionner efficacement avec diverses interfaces de détection cérébrale. Cela inclut des réseaux d'électrodes haute densité qui enregistrent l'activité neuronale directement à la surface du cerveau (comme la configuration utilisée par les chercheurs), ainsi que des microélectrodes qui pénètrent la surface du cerveau et des capteurs d'électromyographie de surface non invasive (sEMG) placés sur le visage pour mesurer l'activité musculaire.
Voici comment cela fonctionne. Tout d'abord, la neuroprothèse installée sur le patient prélève des données neuronales provenant du cortex moteur cérébral, qui contrôle la production de la parole. L'IA décode ensuite ces données pour les convertir en parole. Cheol Jun Cho, co-auteur de l'article, explique : « … ce que nous décodons intervient après qu'une pensée a eu lieu, après que nous ayons décidé quoi dire, quels mots utiliser et comment mobiliser les muscles de notre conduit vocal. »
Cette IA a été entraînée à partir des données de fonctionnement cérébral recueillies auprès du patient essayant silencieusement de prononcer les mots affichés sur un écran. Cela a permis à l'équipe de cartographier l'activité neuronale et les mots qu'il essayait de prononcer.
De plus, un modèle de synthèse vocale, développé à partir de la propre voix du patient avant qu'il ne soit blessé et paralysé, génère l'audio que vous pouvez entendre lorsque le patient « parle ».
Une neuroprothèse cérébrale à voix en streaming pour restaurer la communication naturaliste
Dans la démonstration de faisabilité ci-dessus, il semble que la parole obtenue ne soit pas entièrement parfaite ni parfaitement rythmée naturellement, mais elle s'en rapproche grandement. Le système commence à décoder les signaux cérébraux et à produire la parole dans la seconde qui suit la tentative de parole du patient ; ce délai est inférieur à 8 secondes lors d'une étude précédente menée par l'équipe en 2023 .
Cela pourrait grandement améliorer la qualité de vie des personnes atteintes de paralysie et de maladies débilitantes similaires comme la SLA, en les aidant à communiquer tout, de leurs besoins quotidiens à leurs pensées complexes, et à se connecter plus naturellement avec leurs proches.
Les prochaines étapes du chercheur consisteront à accélérer le traitement de l'IA pour générer la parole plus rapidement et à explorer des moyens de rendre la voix de sortie plus expressive.