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Une nouvelle étude menée par des chercheurs de Caltech met en évidence une interface cerveau-machine non invasive, utilisant la technologie des ultrasons fonctionnels (fUS). Cette étude de validation du concept révèle une technique à ultrasons permettant d’enregistrer l’activité cérébrale des singes et d’utiliser ces données pour prédire leurs mouvements moteurs ultérieurs.

Une interface cerveau-machine non invasive

La recherche préliminaire a utilisé des primates non humains pour savoir si les enregistrements par ultrasons pouvaient être utilisés pour prédire le comportement. Mikhail Shapiro, l’un des auteurs de cette nouvelle étude, explique que la première question que se posaient les chercheurs était de savoir si la dynamique du flux sanguin à haute résolution dans le cerveau, telle que mesurée par des ultrasons, pouvait être associée au comportement des animaux.
« La réponse est oui », dit Shapiro. « Cette technique a produit des images détaillées de la dynamique des signaux neuronaux dans notre région cible, qui ne pouvaient pas être vues avec d’autres techniques non invasives comme l’IRMf. Nous avons produit un niveau de détail proche de l’électrophysiologie, mais avec une procédure beaucoup moins invasive. »
En se concentrant sur l’activité du cortex pariétal postérieur, une région du cerveau connue pour coordonner les mouvements moteurs, les chercheurs ont constaté qu’ils pouvaient associer les lectures d’ultrasons aux actions physiques ultérieures. Un algorithme d’apprentissage automatique a ensuite été chargé de corréler les données des ultrasonores avec les mouvements physiques des animaux.

Une grande précision

Les résultats ont révélé que ce système pouvait prédire efficacement si un animal était sur le point de déplacer ses yeux vers la gauche ou la droite avec une précision de 78 %, et si un animal était sur le point de tendre la main vers sa gauche ou sa droite avec une précision de 89 %.
« Nous avons repoussé les limites de la neuroimagerie par ultrasons et nous avons été ravis de constater qu’elle pouvait prédire les mouvements », explique Sumner Norman, coauteur de cette étude. « Ce qui est le plus intéressant, c’est que le fUS est une technique jeune avec un énorme potentiel – ce n’est que notre première étape pour apporter une IMC fonctionnelle performante et moins invasive à plus de personnes. »
La limite la plus apparente de cette technologie est peut-être celle de la latence. Le système qui a été testé avait besoin d’environ deux secondes de données pour prédire les mouvements des animaux, mais les chercheurs suggèrent que ce délai pourrait être réduit grâce à diverses améliorations technologiques pour la prochaine génération de cet appareil.

Contrôler des machines par la pensée

Nous pouvons maintenant ajouter les ultrasons fonctionnels à la liste des techniques expérimentales d’interface cerveau-machine en cours d’essai, en espérant qu’ils offriront à l’avenir une option aux personnes désireuses de contrôler des machines par la pensée, mais qui n’ont pas envie de se faire implanter des électrodes dans le cerveau.
Cette recherche a été publiée dans Neuron.
Source : Caltech
Crédit photo : StockPhotoSecrets

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