Un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur
H.B. Duran
Mis à jour le
23 sept. 2024
Un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur
H.B. Duran
Mis à jour le
23 sept. 2024
Un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur
H.B. Duran
Mis à jour le
23 sept. 2024
Grâce à des projets très médiatisés comme Neuralink d'Elon Musk, les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) ont attiré l'attention du monde entier ces dernières années. Vous serez peut-être surpris d'apprendre, cependant, que la technologie BCI existe depuis plus de quatre décennies et que vous n'avez pas besoin de chirurgie pour créer vos propres projets de « contrôle par la pensée ».
Emotiv a fait ses débuts en 2011, présentant son premier casque EEG sans fil comme un appareil de jeu BCI révolutionnaire. Depuis lors, la technologie a progressé de manière significative parallèlement aux algorithmes d'apprentissage automatique et à l'amélioration des capteurs d'ondes cérébrales. Aujourd'hui, les passionnés de BCI se tournent toujours vers Emotiv pour leurs besoins en matière de projets d'interface cerveau-ordinateur.
Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, le monde du BCI offre des opportunités passionnantes d'innovation et de découverte. Voici un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur pour vous aider à comprendre et à accéder à ce monde fascinant.
Comprendre la technologie d'interface cerveau-ordinateur
La technologie d'interface cerveau-ordinateur (BCI) permet une communication directe entre le cerveau et des dispositifs externes. Techniquement, tout dispositif qui lit les signaux cérébraux est un BCI. Plus récemment, le terme a été utilisé principalement pour décrire les BCI qui vous permettent de contrôler des appareils « par la pensée ». La même technologie qui aide à comprendre la fonction cérébrale peut traduire les signaux cérébraux en commandes pour diverses tâches, notamment le contrôle d'un curseur d'ordinateur, le déplacement de membres prothétiques et la création d'expériences de jeu interactives. La technologie BCI offre un nouvel espoir à ceux qui ont perdu l'usage de leurs membres, en plus des innovateurs et des amateurs valides partout dans le monde.
Étant donné que « BCI » est devenu un mot à la mode dans l'esprit du temps, il est important de distinguer les différents types de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur afin de dissiper la confusion et de permettre aux consommateurs et aux institutions de choisir le dispositif BCI qui leur convient.
Dispositifs BCI : Chirurgie vs. Casque
Il existe actuellement deux types distincts de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur : ceux implantés dans le cerveau et ceux lisant les signaux cérébraux à partir du cuir chevelu (Fig. 1). Voici les différences.
Figure 1. Classification des technologies d'acquisition de signaux BCI. (a) est le diagramme de classification de la dimension chirurgicale, qui comprend trois niveaux : non invasif, minimalement invasif et invasif. (b) montre le diagramme de classification de la dimension de détection, qui comprend trois niveaux : non-implantation, intervention et implantation. [1]
Intracrânien (Invasif)
L'électroencéphalographie intracrânienne (iEEG) implante des électrodes directement à l'intérieur de la tête d'une personne. Cela permet aux médecins d'obtenir un signal électronique clair pour la recherche, la détection et le traitement. Les implants cérébraux peuvent soit lire des données, stimuler le cerveau, ou les deux. Les utilisations comprennent, sans s'y limiter, l'évaluation des crises d'épilepsie [2], le traitement des maladies mentales [3], le contournement de la paralysie, la traduction de la pensée en texte ou en parole (Fig. 2) et même la restauration de la vision [4][5].
La Food & Drug Administration des États-Unis définit les dispositifs BCI implantés comme des « neuroprothèses qui s'interfacent avec le système nerveux central ou périphérique pour restaurer les capacités motrices et/ou sensorielles perdues chez les patients souffrant de paralysie ou d'amputation » [6].
Figure 2. Casey Harrell, atteint de SLA, parle à nouveau grâce à un implant BCI dans le cadre de l'essai clinique BrainGate. (Crédit : UC Regents)
Intracrânien (Minimalement invasif)
Les chercheurs ont expérimenté des méthodes moins invasives pour lire des informations directes à partir du cerveau. Une méthode est l'endovasculaire (Fig. 3), qui consiste à envoyer des électrodes vers le cerveau via un stent à travers les vaisseaux sanguins [7][8].
Une autre méthode est appelée électrocorticographie (ECoG), qui nécessite le placement chirurgical d'électrodes sous le crâne, soit sous la dure-mère (ECoG sous-durale), soit à l'extérieur de la dure-mère (ECoG épidurale). La procédure est invasive mais moins que les implants BCI traditionnels [9].
Figure 3. A, Schéma de l'interface cerveau-ordinateur (BCI) entièrement implantée. Un dispositif muni d'électrodes est implanté dans le sinus sagittal supérieur (encart) et connecté à une unité d'émission-réception implantable (IRTU) dans la poche sous-cutanée. L'IRTU communique avec une unité de télémesure réceptrice externe (ERTU), qui transmet les signaux à une unité de contrôle des signaux pour commander un ordinateur portable ou une tablette. B, BCI avec un oculomètre pour le contrôle de l'ordinateur. L'oculométrie est utilisée pour déplacer le curseur, et le BCI est utilisé pour cliquer. C, BCI sans oculométrie pour le contrôle de l'ordinateur. Un scanner d'éléments met en évidence les éléments en séquence, et le BCI est utilisé pour cliquer sur un élément lorsqu'il est mis en évidence [7].
BCI non invasif (Casques EEG)
Figure 4. John participe à BCI4Kids, un programme qui aide les enfants handicapés à interagir avec leur environnement à l'aide d'interfaces cerveau-ordinateur. Vous pouvez voir les œuvres d'art de John alimentées par son cerveau ICI.
Les dispositifs BCI non invasifs utilisent des électrodes pour lire les signaux électriques à travers le cuir chevelu d'une personne. Ce processus a traditionnellement été limité au cadre du laboratoire, mais l'avènement de dispositifs EEG sans fil de qualité recherche a permis des lectures précises des ondes cérébrales n'importe où (Fig. 4).
Actuellement, il existe des dizaines de casques BCI non invasifs sur le marché, dont beaucoup sont conçus dans un but précis, comme la surveillance du sommeil ou de la concentration. Les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars à des centaines de milliers de dollars. Emotiv propose la gamme de dispositifs BCI sans fil la plus polyvalente et la plus abordable, allant de deux capteurs jusqu'à 32, utilisés par les neuroscientifiques, les étudiants, les éducateurs, les innovateurs, les joueurs, les amateurs et les artistes à travers le monde.
Selon un audit de 2022 d'articles évalués par des pairs [10], Emotiv est le dispositif EEG grand public le plus utilisé (67,69 %) pour la recherche scientifique. Les chercheurs font confiance à Emotiv pour ses performances scientifiquement validées, son prix abordable par rapport aux équipements de laboratoire EEG traditionnels, et sa polyvalence. Le même casque Emotiv utilisé dans un laboratoire universitaire pour mener des recherches révolutionnaires sur le cerveau humain peut être partagé avec le département de musique pour une performance BCI, puis transmis au département de psychologie pour un apprentissage pratique, et partagé avec un club d'étudiants BCI pour faire la course avec des drones contrôlés par la pensée.
Dispositifs BCI Emotiv
Chez Emotiv, nous proposons des dispositifs BCI sans fil pour les débutants comme pour les utilisateurs expérimentés.
Ci-dessus : Un fauteuil roulant est contrôlé à l'aide d'Emotiv Flex comme dispositif BCI [11].
Ci-dessus : Un étudiant utilise Epoc X et une carte Arduino pour contrôler un bras robotique. (Source : Matt Su)
Ci-dessus : Un étudiant de l'Université de Floride porte un dispositif BCI Emotiv Insight pour contrôler un drone. (Source)
Figure 5. La joueuse Twitch Perrikaryal utilise avec succès un appareil portatif cérébral Emotiv MN8 à 2 canaux pour contrôler une partie de Halo grâce au BCI.
Démarrer avec votre projet BCI
Vous avez déjà de l'expérience en programmation ? | Nouveau dans le domaine du BCI ? |
Commencez ici :
| Voici un guide de démarrage : Comment concevoir un projet BCI avec les casques EEG de Emotiv |
Comment utiliser le BCI ?
Vous avez besoin de cinq éléments de base pour démarrer votre projet BCI.
Un objectif clair
Un dispositif d'acquisition de signaux, tel qu'un casque EEG de Emotiv
Un logiciel de traitement du signal, tel que EmotivBCI.
Des commandes BCI attribuées (une certaine expérience en programmation est requise)
L'accès à l'appareil que vous souhaitez contrôler via un SDK, une carte Arduino, etc.
Un appareil pour recevoir les commandes BCI
Choisir les bons dispositifs BCI
Sélectionner le dispositif BCI approprié est crucial pour le succès de votre projet. Voici quelques considérations clés :
Facilité d'utilisation : Recherchez un appareil convivial et facile à configurer, surtout si vous êtes débutant. Les dispositifs BCI de Emotiv se configurent en quelques minutes avec des capteurs secs, semi-secs et salins.
Fonctionnalité : Assurez-vous que l'appareil offre les fonctionnalités et les capacités requises pour votre projet spécifique. Les casques Emotiv détectent l'ensemble du cerveau, mais en règle générale, le BCI fonctionne mieux avec plus de capteurs. Selon cette logique, Emotiv Flex utilise jusqu'à 32 capteurs pour une détection cérébrale maximale, mais nos utilisateurs ont tendance à trouver Epoc X ou Insight plus que suffisants pour leurs projets BCI et leurs recherches. Les appareils portables cérébraux MN8, quant à eux, sont parfaits pour le développement d'applications mobiles BCI.
Placement des capteurs : Lors de la sélection d'un casque EEG, tenez compte de l'emplacement des capteurs et de l'impact que cela a sur vos besoins. Par exemple, certains dispositifs BCI sur le marché n'ont qu'un seul capteur ou plusieurs capteurs situés uniquement à l'arrière de la tête.
Capteurs humides vs secs : Tenez compte du confort et de la qualité du signal lors du choix d'un dispositif BCI, en particulier si vous prévoyez de le porter pendant de longues périodes. La solution saline est plus confortable que le gel, les capteurs semi-secs sont plus faciles à utiliser que la solution saline, et les capteurs secs sont les plus pratiques à utiliser. Comparez la qualité du signal des dispositifs Emotiv.
Compatibilité : Choisissez un appareil qui s'intègre bien avec vos outils logiciels et matériels existants. Si vous souhaitez intégrer le BCI dans un système existant (drones, Spotify, Internet des objets, etc.), assurez-vous d'avoir un accès SDK, API.
Assistance : Choisissez un appareil d'une entreprise qui propose une assistance solide et dispose d'une communauté d'utilisateurs engagée. Emotiv propose une vaste base de connaissances et un support client.
Données et confidentialité : Votre confidentialité neuronale est importante. C'est pourquoi, dès le premier jour, Emotiv a conçu sa collecte de données EEG en gardant la confidentialité à l'esprit. Découvrez comment Emotiv protège vos données cérébrales.
Conclusion
Démarrer un projet BCI est un voyage passionnant qui offre un immense potentiel d'innovation et d'impact. Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, Emotiv fournit les outils et l'assistance dont vous avez besoin pour réussir. Avec le bon dispositif BCI et une vision claire, vous pouvez débloquer de nouvelles possibilités.
Découvrez dès aujourd'hui les dispositifs BCI et les ressources de Emotiv pour commencer à travailler sur votre projet BCI. Rejoignez la communauté d'innovateurs et de chercheurs qui façonnent l'avenir de l'interaction homme-technologie grâce à la technologie BCI.
Rejoignez notre communauté de développeurs
Partagez vos projets BCI avec nous ! Identifiez #Emotiv sur les réseaux sociaux ou envoyez un e-mail à hello@emotiv.com.
Besoin d'aide supplémentaire ? CONTACTEZ-NOUS
Références
Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponible : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing
Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight. Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (anciennement Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś and S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
Grâce à des projets très médiatisés comme Neuralink d'Elon Musk, les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) ont attiré l'attention du monde entier ces dernières années. Vous serez peut-être surpris d'apprendre, cependant, que la technologie BCI existe depuis plus de quatre décennies et que vous n'avez pas besoin de chirurgie pour créer vos propres projets de « contrôle par la pensée ».
Emotiv a fait ses débuts en 2011, présentant son premier casque EEG sans fil comme un appareil de jeu BCI révolutionnaire. Depuis lors, la technologie a progressé de manière significative parallèlement aux algorithmes d'apprentissage automatique et à l'amélioration des capteurs d'ondes cérébrales. Aujourd'hui, les passionnés de BCI se tournent toujours vers Emotiv pour leurs besoins en matière de projets d'interface cerveau-ordinateur.
Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, le monde du BCI offre des opportunités passionnantes d'innovation et de découverte. Voici un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur pour vous aider à comprendre et à accéder à ce monde fascinant.
Comprendre la technologie d'interface cerveau-ordinateur
La technologie d'interface cerveau-ordinateur (BCI) permet une communication directe entre le cerveau et des dispositifs externes. Techniquement, tout dispositif qui lit les signaux cérébraux est un BCI. Plus récemment, le terme a été utilisé principalement pour décrire les BCI qui vous permettent de contrôler des appareils « par la pensée ». La même technologie qui aide à comprendre la fonction cérébrale peut traduire les signaux cérébraux en commandes pour diverses tâches, notamment le contrôle d'un curseur d'ordinateur, le déplacement de membres prothétiques et la création d'expériences de jeu interactives. La technologie BCI offre un nouvel espoir à ceux qui ont perdu l'usage de leurs membres, en plus des innovateurs et des amateurs valides partout dans le monde.
Étant donné que « BCI » est devenu un mot à la mode dans l'esprit du temps, il est important de distinguer les différents types de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur afin de dissiper la confusion et de permettre aux consommateurs et aux institutions de choisir le dispositif BCI qui leur convient.
Dispositifs BCI : Chirurgie vs. Casque
Il existe actuellement deux types distincts de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur : ceux implantés dans le cerveau et ceux lisant les signaux cérébraux à partir du cuir chevelu (Fig. 1). Voici les différences.
Figure 1. Classification des technologies d'acquisition de signaux BCI. (a) est le diagramme de classification de la dimension chirurgicale, qui comprend trois niveaux : non invasif, minimalement invasif et invasif. (b) montre le diagramme de classification de la dimension de détection, qui comprend trois niveaux : non-implantation, intervention et implantation. [1]
Intracrânien (Invasif)
L'électroencéphalographie intracrânienne (iEEG) implante des électrodes directement à l'intérieur de la tête d'une personne. Cela permet aux médecins d'obtenir un signal électronique clair pour la recherche, la détection et le traitement. Les implants cérébraux peuvent soit lire des données, stimuler le cerveau, ou les deux. Les utilisations comprennent, sans s'y limiter, l'évaluation des crises d'épilepsie [2], le traitement des maladies mentales [3], le contournement de la paralysie, la traduction de la pensée en texte ou en parole (Fig. 2) et même la restauration de la vision [4][5].
La Food & Drug Administration des États-Unis définit les dispositifs BCI implantés comme des « neuroprothèses qui s'interfacent avec le système nerveux central ou périphérique pour restaurer les capacités motrices et/ou sensorielles perdues chez les patients souffrant de paralysie ou d'amputation » [6].
Figure 2. Casey Harrell, atteint de SLA, parle à nouveau grâce à un implant BCI dans le cadre de l'essai clinique BrainGate. (Crédit : UC Regents)
Intracrânien (Minimalement invasif)
Les chercheurs ont expérimenté des méthodes moins invasives pour lire des informations directes à partir du cerveau. Une méthode est l'endovasculaire (Fig. 3), qui consiste à envoyer des électrodes vers le cerveau via un stent à travers les vaisseaux sanguins [7][8].
Une autre méthode est appelée électrocorticographie (ECoG), qui nécessite le placement chirurgical d'électrodes sous le crâne, soit sous la dure-mère (ECoG sous-durale), soit à l'extérieur de la dure-mère (ECoG épidurale). La procédure est invasive mais moins que les implants BCI traditionnels [9].
Figure 3. A, Schéma de l'interface cerveau-ordinateur (BCI) entièrement implantée. Un dispositif muni d'électrodes est implanté dans le sinus sagittal supérieur (encart) et connecté à une unité d'émission-réception implantable (IRTU) dans la poche sous-cutanée. L'IRTU communique avec une unité de télémesure réceptrice externe (ERTU), qui transmet les signaux à une unité de contrôle des signaux pour commander un ordinateur portable ou une tablette. B, BCI avec un oculomètre pour le contrôle de l'ordinateur. L'oculométrie est utilisée pour déplacer le curseur, et le BCI est utilisé pour cliquer. C, BCI sans oculométrie pour le contrôle de l'ordinateur. Un scanner d'éléments met en évidence les éléments en séquence, et le BCI est utilisé pour cliquer sur un élément lorsqu'il est mis en évidence [7].
BCI non invasif (Casques EEG)
Figure 4. John participe à BCI4Kids, un programme qui aide les enfants handicapés à interagir avec leur environnement à l'aide d'interfaces cerveau-ordinateur. Vous pouvez voir les œuvres d'art de John alimentées par son cerveau ICI.
Les dispositifs BCI non invasifs utilisent des électrodes pour lire les signaux électriques à travers le cuir chevelu d'une personne. Ce processus a traditionnellement été limité au cadre du laboratoire, mais l'avènement de dispositifs EEG sans fil de qualité recherche a permis des lectures précises des ondes cérébrales n'importe où (Fig. 4).
Actuellement, il existe des dizaines de casques BCI non invasifs sur le marché, dont beaucoup sont conçus dans un but précis, comme la surveillance du sommeil ou de la concentration. Les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars à des centaines de milliers de dollars. Emotiv propose la gamme de dispositifs BCI sans fil la plus polyvalente et la plus abordable, allant de deux capteurs jusqu'à 32, utilisés par les neuroscientifiques, les étudiants, les éducateurs, les innovateurs, les joueurs, les amateurs et les artistes à travers le monde.
Selon un audit de 2022 d'articles évalués par des pairs [10], Emotiv est le dispositif EEG grand public le plus utilisé (67,69 %) pour la recherche scientifique. Les chercheurs font confiance à Emotiv pour ses performances scientifiquement validées, son prix abordable par rapport aux équipements de laboratoire EEG traditionnels, et sa polyvalence. Le même casque Emotiv utilisé dans un laboratoire universitaire pour mener des recherches révolutionnaires sur le cerveau humain peut être partagé avec le département de musique pour une performance BCI, puis transmis au département de psychologie pour un apprentissage pratique, et partagé avec un club d'étudiants BCI pour faire la course avec des drones contrôlés par la pensée.
Dispositifs BCI Emotiv
Chez Emotiv, nous proposons des dispositifs BCI sans fil pour les débutants comme pour les utilisateurs expérimentés.
Ci-dessus : Un fauteuil roulant est contrôlé à l'aide d'Emotiv Flex comme dispositif BCI [11].
Ci-dessus : Un étudiant utilise Epoc X et une carte Arduino pour contrôler un bras robotique. (Source : Matt Su)
Ci-dessus : Un étudiant de l'Université de Floride porte un dispositif BCI Emotiv Insight pour contrôler un drone. (Source)
Figure 5. La joueuse Twitch Perrikaryal utilise avec succès un appareil portatif cérébral Emotiv MN8 à 2 canaux pour contrôler une partie de Halo grâce au BCI.
Démarrer avec votre projet BCI
Vous avez déjà de l'expérience en programmation ? | Nouveau dans le domaine du BCI ? |
Commencez ici :
| Voici un guide de démarrage : Comment concevoir un projet BCI avec les casques EEG de Emotiv |
Comment utiliser le BCI ?
Vous avez besoin de cinq éléments de base pour démarrer votre projet BCI.
Un objectif clair
Un dispositif d'acquisition de signaux, tel qu'un casque EEG de Emotiv
Un logiciel de traitement du signal, tel que EmotivBCI.
Des commandes BCI attribuées (une certaine expérience en programmation est requise)
L'accès à l'appareil que vous souhaitez contrôler via un SDK, une carte Arduino, etc.
Un appareil pour recevoir les commandes BCI
Choisir les bons dispositifs BCI
Sélectionner le dispositif BCI approprié est crucial pour le succès de votre projet. Voici quelques considérations clés :
Facilité d'utilisation : Recherchez un appareil convivial et facile à configurer, surtout si vous êtes débutant. Les dispositifs BCI de Emotiv se configurent en quelques minutes avec des capteurs secs, semi-secs et salins.
Fonctionnalité : Assurez-vous que l'appareil offre les fonctionnalités et les capacités requises pour votre projet spécifique. Les casques Emotiv détectent l'ensemble du cerveau, mais en règle générale, le BCI fonctionne mieux avec plus de capteurs. Selon cette logique, Emotiv Flex utilise jusqu'à 32 capteurs pour une détection cérébrale maximale, mais nos utilisateurs ont tendance à trouver Epoc X ou Insight plus que suffisants pour leurs projets BCI et leurs recherches. Les appareils portables cérébraux MN8, quant à eux, sont parfaits pour le développement d'applications mobiles BCI.
Placement des capteurs : Lors de la sélection d'un casque EEG, tenez compte de l'emplacement des capteurs et de l'impact que cela a sur vos besoins. Par exemple, certains dispositifs BCI sur le marché n'ont qu'un seul capteur ou plusieurs capteurs situés uniquement à l'arrière de la tête.
Capteurs humides vs secs : Tenez compte du confort et de la qualité du signal lors du choix d'un dispositif BCI, en particulier si vous prévoyez de le porter pendant de longues périodes. La solution saline est plus confortable que le gel, les capteurs semi-secs sont plus faciles à utiliser que la solution saline, et les capteurs secs sont les plus pratiques à utiliser. Comparez la qualité du signal des dispositifs Emotiv.
Compatibilité : Choisissez un appareil qui s'intègre bien avec vos outils logiciels et matériels existants. Si vous souhaitez intégrer le BCI dans un système existant (drones, Spotify, Internet des objets, etc.), assurez-vous d'avoir un accès SDK, API.
Assistance : Choisissez un appareil d'une entreprise qui propose une assistance solide et dispose d'une communauté d'utilisateurs engagée. Emotiv propose une vaste base de connaissances et un support client.
Données et confidentialité : Votre confidentialité neuronale est importante. C'est pourquoi, dès le premier jour, Emotiv a conçu sa collecte de données EEG en gardant la confidentialité à l'esprit. Découvrez comment Emotiv protège vos données cérébrales.
Conclusion
Démarrer un projet BCI est un voyage passionnant qui offre un immense potentiel d'innovation et d'impact. Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, Emotiv fournit les outils et l'assistance dont vous avez besoin pour réussir. Avec le bon dispositif BCI et une vision claire, vous pouvez débloquer de nouvelles possibilités.
Découvrez dès aujourd'hui les dispositifs BCI et les ressources de Emotiv pour commencer à travailler sur votre projet BCI. Rejoignez la communauté d'innovateurs et de chercheurs qui façonnent l'avenir de l'interaction homme-technologie grâce à la technologie BCI.
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Partagez vos projets BCI avec nous ! Identifiez #Emotiv sur les réseaux sociaux ou envoyez un e-mail à hello@emotiv.com.
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Références
Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponible : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing
Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight. Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (anciennement Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś and S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
Grâce à des projets très médiatisés comme Neuralink d'Elon Musk, les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) ont attiré l'attention du monde entier ces dernières années. Vous serez peut-être surpris d'apprendre, cependant, que la technologie BCI existe depuis plus de quatre décennies et que vous n'avez pas besoin de chirurgie pour créer vos propres projets de « contrôle par la pensée ».
Emotiv a fait ses débuts en 2011, présentant son premier casque EEG sans fil comme un appareil de jeu BCI révolutionnaire. Depuis lors, la technologie a progressé de manière significative parallèlement aux algorithmes d'apprentissage automatique et à l'amélioration des capteurs d'ondes cérébrales. Aujourd'hui, les passionnés de BCI se tournent toujours vers Emotiv pour leurs besoins en matière de projets d'interface cerveau-ordinateur.
Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, le monde du BCI offre des opportunités passionnantes d'innovation et de découverte. Voici un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur pour vous aider à comprendre et à accéder à ce monde fascinant.
Comprendre la technologie d'interface cerveau-ordinateur
La technologie d'interface cerveau-ordinateur (BCI) permet une communication directe entre le cerveau et des dispositifs externes. Techniquement, tout dispositif qui lit les signaux cérébraux est un BCI. Plus récemment, le terme a été utilisé principalement pour décrire les BCI qui vous permettent de contrôler des appareils « par la pensée ». La même technologie qui aide à comprendre la fonction cérébrale peut traduire les signaux cérébraux en commandes pour diverses tâches, notamment le contrôle d'un curseur d'ordinateur, le déplacement de membres prothétiques et la création d'expériences de jeu interactives. La technologie BCI offre un nouvel espoir à ceux qui ont perdu l'usage de leurs membres, en plus des innovateurs et des amateurs valides partout dans le monde.
Étant donné que « BCI » est devenu un mot à la mode dans l'esprit du temps, il est important de distinguer les différents types de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur afin de dissiper la confusion et de permettre aux consommateurs et aux institutions de choisir le dispositif BCI qui leur convient.
Dispositifs BCI : Chirurgie vs. Casque
Il existe actuellement deux types distincts de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur : ceux implantés dans le cerveau et ceux lisant les signaux cérébraux à partir du cuir chevelu (Fig. 1). Voici les différences.
Figure 1. Classification des technologies d'acquisition de signaux BCI. (a) est le diagramme de classification de la dimension chirurgicale, qui comprend trois niveaux : non invasif, minimalement invasif et invasif. (b) montre le diagramme de classification de la dimension de détection, qui comprend trois niveaux : non-implantation, intervention et implantation. [1]
Intracrânien (Invasif)
L'électroencéphalographie intracrânienne (iEEG) implante des électrodes directement à l'intérieur de la tête d'une personne. Cela permet aux médecins d'obtenir un signal électronique clair pour la recherche, la détection et le traitement. Les implants cérébraux peuvent soit lire des données, stimuler le cerveau, ou les deux. Les utilisations comprennent, sans s'y limiter, l'évaluation des crises d'épilepsie [2], le traitement des maladies mentales [3], le contournement de la paralysie, la traduction de la pensée en texte ou en parole (Fig. 2) et même la restauration de la vision [4][5].
La Food & Drug Administration des États-Unis définit les dispositifs BCI implantés comme des « neuroprothèses qui s'interfacent avec le système nerveux central ou périphérique pour restaurer les capacités motrices et/ou sensorielles perdues chez les patients souffrant de paralysie ou d'amputation » [6].
Figure 2. Casey Harrell, atteint de SLA, parle à nouveau grâce à un implant BCI dans le cadre de l'essai clinique BrainGate. (Crédit : UC Regents)
Intracrânien (Minimalement invasif)
Les chercheurs ont expérimenté des méthodes moins invasives pour lire des informations directes à partir du cerveau. Une méthode est l'endovasculaire (Fig. 3), qui consiste à envoyer des électrodes vers le cerveau via un stent à travers les vaisseaux sanguins [7][8].
Une autre méthode est appelée électrocorticographie (ECoG), qui nécessite le placement chirurgical d'électrodes sous le crâne, soit sous la dure-mère (ECoG sous-durale), soit à l'extérieur de la dure-mère (ECoG épidurale). La procédure est invasive mais moins que les implants BCI traditionnels [9].
Figure 3. A, Schéma de l'interface cerveau-ordinateur (BCI) entièrement implantée. Un dispositif muni d'électrodes est implanté dans le sinus sagittal supérieur (encart) et connecté à une unité d'émission-réception implantable (IRTU) dans la poche sous-cutanée. L'IRTU communique avec une unité de télémesure réceptrice externe (ERTU), qui transmet les signaux à une unité de contrôle des signaux pour commander un ordinateur portable ou une tablette. B, BCI avec un oculomètre pour le contrôle de l'ordinateur. L'oculométrie est utilisée pour déplacer le curseur, et le BCI est utilisé pour cliquer. C, BCI sans oculométrie pour le contrôle de l'ordinateur. Un scanner d'éléments met en évidence les éléments en séquence, et le BCI est utilisé pour cliquer sur un élément lorsqu'il est mis en évidence [7].
BCI non invasif (Casques EEG)
Figure 4. John participe à BCI4Kids, un programme qui aide les enfants handicapés à interagir avec leur environnement à l'aide d'interfaces cerveau-ordinateur. Vous pouvez voir les œuvres d'art de John alimentées par son cerveau ICI.
Les dispositifs BCI non invasifs utilisent des électrodes pour lire les signaux électriques à travers le cuir chevelu d'une personne. Ce processus a traditionnellement été limité au cadre du laboratoire, mais l'avènement de dispositifs EEG sans fil de qualité recherche a permis des lectures précises des ondes cérébrales n'importe où (Fig. 4).
Actuellement, il existe des dizaines de casques BCI non invasifs sur le marché, dont beaucoup sont conçus dans un but précis, comme la surveillance du sommeil ou de la concentration. Les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars à des centaines de milliers de dollars. Emotiv propose la gamme de dispositifs BCI sans fil la plus polyvalente et la plus abordable, allant de deux capteurs jusqu'à 32, utilisés par les neuroscientifiques, les étudiants, les éducateurs, les innovateurs, les joueurs, les amateurs et les artistes à travers le monde.
Selon un audit de 2022 d'articles évalués par des pairs [10], Emotiv est le dispositif EEG grand public le plus utilisé (67,69 %) pour la recherche scientifique. Les chercheurs font confiance à Emotiv pour ses performances scientifiquement validées, son prix abordable par rapport aux équipements de laboratoire EEG traditionnels, et sa polyvalence. Le même casque Emotiv utilisé dans un laboratoire universitaire pour mener des recherches révolutionnaires sur le cerveau humain peut être partagé avec le département de musique pour une performance BCI, puis transmis au département de psychologie pour un apprentissage pratique, et partagé avec un club d'étudiants BCI pour faire la course avec des drones contrôlés par la pensée.
Dispositifs BCI Emotiv
Chez Emotiv, nous proposons des dispositifs BCI sans fil pour les débutants comme pour les utilisateurs expérimentés.
Ci-dessus : Un fauteuil roulant est contrôlé à l'aide d'Emotiv Flex comme dispositif BCI [11].
Ci-dessus : Un étudiant utilise Epoc X et une carte Arduino pour contrôler un bras robotique. (Source : Matt Su)
Ci-dessus : Un étudiant de l'Université de Floride porte un dispositif BCI Emotiv Insight pour contrôler un drone. (Source)
Figure 5. La joueuse Twitch Perrikaryal utilise avec succès un appareil portatif cérébral Emotiv MN8 à 2 canaux pour contrôler une partie de Halo grâce au BCI.
Démarrer avec votre projet BCI
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| Voici un guide de démarrage : Comment concevoir un projet BCI avec les casques EEG de Emotiv |
Comment utiliser le BCI ?
Vous avez besoin de cinq éléments de base pour démarrer votre projet BCI.
Un objectif clair
Un dispositif d'acquisition de signaux, tel qu'un casque EEG de Emotiv
Un logiciel de traitement du signal, tel que EmotivBCI.
Des commandes BCI attribuées (une certaine expérience en programmation est requise)
L'accès à l'appareil que vous souhaitez contrôler via un SDK, une carte Arduino, etc.
Un appareil pour recevoir les commandes BCI
Choisir les bons dispositifs BCI
Sélectionner le dispositif BCI approprié est crucial pour le succès de votre projet. Voici quelques considérations clés :
Facilité d'utilisation : Recherchez un appareil convivial et facile à configurer, surtout si vous êtes débutant. Les dispositifs BCI de Emotiv se configurent en quelques minutes avec des capteurs secs, semi-secs et salins.
Fonctionnalité : Assurez-vous que l'appareil offre les fonctionnalités et les capacités requises pour votre projet spécifique. Les casques Emotiv détectent l'ensemble du cerveau, mais en règle générale, le BCI fonctionne mieux avec plus de capteurs. Selon cette logique, Emotiv Flex utilise jusqu'à 32 capteurs pour une détection cérébrale maximale, mais nos utilisateurs ont tendance à trouver Epoc X ou Insight plus que suffisants pour leurs projets BCI et leurs recherches. Les appareils portables cérébraux MN8, quant à eux, sont parfaits pour le développement d'applications mobiles BCI.
Placement des capteurs : Lors de la sélection d'un casque EEG, tenez compte de l'emplacement des capteurs et de l'impact que cela a sur vos besoins. Par exemple, certains dispositifs BCI sur le marché n'ont qu'un seul capteur ou plusieurs capteurs situés uniquement à l'arrière de la tête.
Capteurs humides vs secs : Tenez compte du confort et de la qualité du signal lors du choix d'un dispositif BCI, en particulier si vous prévoyez de le porter pendant de longues périodes. La solution saline est plus confortable que le gel, les capteurs semi-secs sont plus faciles à utiliser que la solution saline, et les capteurs secs sont les plus pratiques à utiliser. Comparez la qualité du signal des dispositifs Emotiv.
Compatibilité : Choisissez un appareil qui s'intègre bien avec vos outils logiciels et matériels existants. Si vous souhaitez intégrer le BCI dans un système existant (drones, Spotify, Internet des objets, etc.), assurez-vous d'avoir un accès SDK, API.
Assistance : Choisissez un appareil d'une entreprise qui propose une assistance solide et dispose d'une communauté d'utilisateurs engagée. Emotiv propose une vaste base de connaissances et un support client.
Données et confidentialité : Votre confidentialité neuronale est importante. C'est pourquoi, dès le premier jour, Emotiv a conçu sa collecte de données EEG en gardant la confidentialité à l'esprit. Découvrez comment Emotiv protège vos données cérébrales.
Conclusion
Démarrer un projet BCI est un voyage passionnant qui offre un immense potentiel d'innovation et d'impact. Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, Emotiv fournit les outils et l'assistance dont vous avez besoin pour réussir. Avec le bon dispositif BCI et une vision claire, vous pouvez débloquer de nouvelles possibilités.
Découvrez dès aujourd'hui les dispositifs BCI et les ressources de Emotiv pour commencer à travailler sur votre projet BCI. Rejoignez la communauté d'innovateurs et de chercheurs qui façonnent l'avenir de l'interaction homme-technologie grâce à la technologie BCI.
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Références
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P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing
Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight. Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (anciennement Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
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