Une interface cerveau-ordinateur portable à canal unique et non invasive pour l’industrie et les soins de santé

Une interface cerveau-ordinateur (BCI) est un système permettant la communication et/ou le contrôle de dispositifs sans voies neuronales naturelles¹. La technologie BCI est ce qui se rapproche le plus du contrôle des objets avec le pouvoir de l’esprit. D’un point de vue technique, le fonctionnement du système fonctionne en mesurant l’activité cérébrale induite ou évoquée, qui pourrait être générée involontairement ou volontairement par le sujet². Historiquement, la recherche s’est concentrée sur l’aide aux personnes ayant un handicap moteur grâce à BCI³, mais un nombre croissant d’entreprises proposent aujourd’hui des instruments basés sur BCI pour les jeux⁴, la robotique⁵, l’industrie⁶ et d’autres applications impliquant une interaction homme-machine. En particulier, les BCI peuvent jouer un rôle dans la quatrième révolution industrielle, à savoir l’industrie 4.0⁷, où les systèmes de production cyber-physiques modifient l’interaction entre les humains et l’environnement⁸. D’une manière générale, le projet européen BNCI Horizon 2020 a identifié des scénarios d’application tels que le remplacement, la restauration, l’amélioration, l’amélioration ou le complément des fonctions naturelles perdues du système nerveux central, ainsi que l’utilisation des BCI dans l’étude du cerveau⁹.

Dans ce cadre, les progrès technologiques récents signifient que les interfaces cerveau-ordinateur peuvent être applicables à une utilisation dans la vie quotidienne^10,11. Pour atteindre cet objectif, la première exigence est le caractère non invasif, ce qui est important pour éviter les risques d’une intervention chirurgicale et accroître l’acceptation par les utilisateurs. Cependant, il convient de noter que le choix de la neuroimagerie non invasive affecte la qualité des signaux cérébraux mesurés, et que la conception du BCI doit alors traiter les pièges associés¹². De plus, la portabilité et la portabilité sont requises. Ces exigences sont conformes à la nécessité d’un système convivial mais posent également certaines contraintes. Dans l’ensemble, les contraintes matérielles mentionnées sont résolues par l’utilisation d’un système électroencéphalographique (EEG) avec des électrodes sans gel⁶. Un tel BCI basé sur l’EEG serait également peu coûteux. Pendant ce temps, en ce qui concerne le logiciel, une formation minimale des utilisateurs (ou idéalement aucune formation) serait souhaitée; À savoir, il serait préférable d’éviter de longues périodes pour régler l’algorithme de traitement avant que l’utilisateur puisse utiliser le système. Cet aspect est essentiel dans les BCI en raison de la non-stationnarité inter-sujets et intra-sujets^13,14.

La littérature antérieure a démontré que la détection des potentiels cérébraux évoqués est robuste en ce qui concerne la non-stationnarité et le bruit dans l’acquisition du signal. En d’autres termes, les BCI s’appuyant sur la détection du potentiel évoqué sont appelés réactifs et sont les BCI les plus performants en termes de reconnaissance des formes cérébrales¹⁵. Néanmoins, ils nécessitent une stimulation sensorielle, ce qui est probablement le principal inconvénient de telles interfaces. L’objectif de la méthode proposée est donc de construire un BCI hautement portable et portable reposant sur des instruments portables et prêts à l’emploi. Les stimuli sensoriels consistent ici en des lumières vacillantes, générées par des lunettes intelligentes, capables de générer des potentiels évoqués visuellement à l’état stable (SSVEP). Des travaux antérieurs ont déjà envisagé d’intégrer BCI à la réalité virtuelle seule ou en conjonction avec la réalité augmentée¹⁶. Par exemple, un système BCI-AR a été proposé pour contrôler un quadricoptère avec SSVEP¹⁷. La réalité virtuelle, la réalité augmentée et d’autres paradigmes sont désignés par le terme réalité étendue. Dans un tel scénario, le choix des lunettes intelligentes est conforme aux exigences de portabilité et de portabilité, et les lunettes intelligentes peuvent être intégrées avec une configuration d’acquisition EEG minimale. Cet article montre que le BCI basé sur SSVEP nécessite également une formation minimale tout en obtenant des performances de classification acceptables pour les applications de communication et de contrôle à faible et moyenne vitesse. Par conséquent, la technique est appliquée au BCI pour les applications de la vie quotidienne, et elle semble particulièrement adaptée à l’industrie et aux soins de santé.