Quel avenir pour les interfaces homme

F. Clarac, F. Chavane, 17 novembre 2007
APF, IRME, ALARME, AFIGAP
Quel avenir pour les
interfaces
homme-machine ?
Les progrès des neurosciences
pour comprendre le
fonctionnement
nerveux et remplacer les parties
défaillantes par des systèmes
de robots devient aujourd’hui
possible.
Ce nouveau domaine de
recherche
est prometteur.
La politique de L’IRME
a été depuis plus de vingt
ans de soutenir les recherches
qui tentaient de trouver les
moyens de vaincre la cicatrice
Gliale et de faire repousser
les fibres nerveuses.
Réparer ou substituer!
• On est capable
aujourd’hui de réaliser
non seulement des
neuroprothèses
sensorielles auditives,
visuelles….mais aussi des
neuroprothèses motrices.
Le journal scientifique Anglais « Nature »
dans un numéro spécial du 13 juillet 2006
posait la question
« allons-nous vers l’Homme bionique ? »
La presse internationale s’est emparée du sujet:
• « Pallier une
déficience, ce n'est
pas faire un
surhomme »
• L'exemple le plus récent
est... français. Il y a
quelques jours en effet, le
professeur José Sahel, de
l'hôpital des QuinzeVingts à Paris, s'est vu
décerner le prix Altran
pour l'innovation. Son
mérite ? Avoir conçu une
rétine artificielle qui
pourrait bien être capable,
d'ici quelques années, de
redonner la vue... aux
aveugles !
Le Parisien
mardi 06 novembre 2007
« L'homme bionique, c'est pour demain »
Alexandra Echkenazi et Laure Pelé
premier homme à
avoir reçu deux bras
artificiels et à les
utiliser (2005).
• Jesse Sullivan est le
• électrique qu’il a du être amputé des 2 bras.
•J. Sullivan a reçu une telle décharge
•En 2001, électricien travaillant
• sur des lignes à haute tension,
Deux exemples ont eu la une des
journaux
La femme bionique
Claudia Mitchell
L’intention de
mouvement est
détectée à partir des
muscles pectoraux et
suffit à actionner la
prothèse de bras.
Le nerf du bras reste
actif. Sa commande
est redirigée vers le
muscle pectoral.
Shoham et al 2001
• Penser l’action ou la réaliser, pour le cerveau c’est la même chose!
• Le cerveau d’un paraplégique est actif comme le cerveau d’une
personne non handicapée.
• Une découverte fondamentale:
Les neuroprothèses sensorielles
« We do not see with the eyes but with the brain »
L’interface utilisée est la langue.
Une camera envoie des signaux sur une grille de 144 points.
Située dans la bouche du sujet aveugle, il peut après apprentissage
reconnaître le message tactile/visuel.
Le cerveau commande tous nos mouvements
Le cerveau comprend des zones
primaires sensorielles et motrices et
des zones secondaires ou s’élaborent
les grandes fonctions psychiques.
ROBOTIQUE
PHYSIQUE
Central ou périphérique
ENREGISTREMENT
Centrale ou périphérique
STIMULATION
Deux niveaux d’interactions entre le cerveau et la machine
Comment injecter, mesurer ?
Où injecter, où mesurer ?
Où injecter, où mesurer ?
Code de fréquence
Qu’injecter, que mesurer (doit-on connaître le code neuronal ?)
Code temporel
Qu’injecter, que mesurer (doit-on connaître le code neuronal ?)
1) Obtenir un enregistrement
multiunitaire ( entre 100 à
mille neurones) fidèle de
longue durée et dans diverses
régions du cerveau sans léser
le tissu nerveux alentour.
2) Transformer ces signaux en
algorithmes capables de
commander un système
artificiel à multiple degrés de
libertés.
3) Apprentissage permettant
d’adapter la prothèse à
l’activité électrique cérébrale
4)Commande de la prothèse par
la pensée.
On peut aller beaucoup plus loin:
De la pensée à l’action
• Matthew Naggle, est un
américain de 26 ans qui
est devenu paraplégique
après une blessure très
grave au cou
• Grâce à un dispositif
électronique implanté
dans le cortex moteur
avec 96 électrodes, il est
capable d’induire des
mouvements imaginés et
ainsi de commander son
ordinateur.
Un paraplégique envoie des e-mails
Sujet humain
Retour visuel
Amplificateur EEG
Wolpaw et al, 2002
Désiré
Non désiré
Méthodes moins invasives, plus pragmatiques
Même si aujourd’hui ce domaine est
encore expérimental et encore très lourd,
un espoir réel, existe
• Le sujet fait parler ses neurones qui
commandent un microprocesseur
Il existe des exemples concrets: On peut se servir d’un tel
dispositif pour prévoir une crise d’épilepsie.
Les différentes activités électriques cérébrales peuvent être utilisées
pour commander un ordinateur.