Un guide des dispositifs d'interface cerveau-ordinateur
Heidi Duran
23 sept. 2024
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Grâce à des projets de haut niveau comme Neuralink d'Elon Musk, les interfaces cerveau-ordinateur (ICO) ont attiré l'attention mondiale ces dernières années. Cependant, vous pourriez être surpris d'apprendre que la technologie ICO existe depuis plus de quatre décennies et qu'aucune chirurgie n'est nécessaire pour créer vos propres projets « contrôlés par l'esprit ».
EMOTIV a fait ses débuts en 2011, présentant son premier casque EEG sans fil comme un dispositif de jeu ICO révolutionnaire. Depuis lors, la technologie a considérablement progressé aux côtés des algorithmes d'apprentissage automatique et des capteurs d'ondes cérébrales améliorés. Aujourd'hui, les passionnés d'ICO se tournent encore vers EMOTIV pour leurs besoins en matière de projets d'interface cerveau-ordinateur.
Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, le monde des ICO offre d'excitantes opportunités 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 des Interfaces Cerveau-Ordinateur
La technologie des interfaces cerveau-ordinateur (ICO) permet une communication directe entre le cerveau et des dispositifs externes. Techniquement, tout dispositif qui lit les signaux cérébraux est une ICO. Plus récemment, le terme a été utilisé principalement pour décrire les ICO qui vous permettent de « contrôler par l'esprit » des dispositifs. 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 ICO offre de nouveaux espoirs à ceux qui n'ont pas l'usage de leurs membres, en plus des innovateurs et des passionnés valides partout.
Étant donné que « ICO » est devenu un mot à la mode dans l'air du temps, il est important de faire la distinction entre les types de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur afin d'atténuer la confusion et que les consommateurs et les institutions puissent choisir le bon dispositif ICO pour eux.
Dispositifs ICO : Chirurgie vs. Casque
Il existe actuellement deux types distincts de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur : ceux implantés dans le cerveau et ceux qui lisent les signaux cérébraux depuis le cuir chevelu (Fig. 1). Voici les différences.
Figure 1. Classification des technologies d'acquisition de signaux ICO. (a) est le diagramme de classification de la dimension de chirurgie, qui comprend trois niveaux : non invasif, minimal 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, mais ne sont pas limitées à, l'évaluation des crises épileptiques [2], le traitement des maladies mentales [3], le contournement de la paralysie, le permettant la transcription de la pensée ou la transformation de la pensée en discours (Fig. 2) et même la restauration de la vision [4][5].
La Food & Drug Administration des États-Unis définit les dispositifs ICO implantés comme des « neuroprothèses qui interfacent avec le système nerveux central ou périphérique pour restaurer des capacités motrices et/ou sensorielles perdues chez les patients atteints de paralysie ou d'amputation » [6].
Figure 2. Casey Harrell, qui souffre de SLA, parle à nouveau avec l'aide d'un implant ICO grâce à l'essai clinique BrainGate. (Crédit : UC Regents)
Intracrânien (Minimal-invasif)
Les chercheurs ont expérimenté des méthodes moins invasives pour lire des informations directes du cerveau. Une méthode est l'endovasculaire (Fig. 3), envoyant des électrodes vers le cerveau via un stent à travers les vaisseaux sanguins [7][8].
Une autre méthode est appelée électrocorticographique (ECoG), qui nécessite le placement chirurgical d'électrodes sous le crâne, soit sous la dure-mère (ECoG sous-dural) ou en dehors de la dure-mère (ECoG épidural). La procédure est invasive mais moins que les implants ICO traditionnels [9].
Figure 3. A, Schéma de l'interface cerveau-ordinateur (ICO) entièrement implantée. Un dispositif avec électrodes est implanté dans le vaisseau sanguin du sinus sagittal supérieur (inset) et connecté à une unité de récepteur émetteur implantable (IRTU) dans la poche sous-cutanée. L'IRTU communique avec une unité de télémetrie de récepteur externe (ERTU), qui relaye les signaux à une unité de contrôle de signal pour contrôler un ordinateur portable ou une tablette. B, ICO avec un traceur oculaire pour le contrôle de l'ordinateur. La détection oculaire est utilisée pour déplacer le curseur, et l'ICO est utilisé pour cliquer. C, ICO sans détection oculaire pour le contrôle de l'ordinateur. Un scanner d'articles met en évidence les articles dans l'ordre, et l'ICO est utilisé pour cliquer sur un article lorsqu'il est mis en évidence [7].
ICO 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 l'art par la pensée de John Ici.
Les dispositifs ICO non invasifs utilisent des électrodes pour lire des signaux électriques à travers le cuir chevelu d'une personne. Ce processus a traditionnellement été limité à un cadre de laboratoire, mais l'avènement de dispositifs EEG sans fil de recherche a permis des lectures précises des ondes cérébrales partout (Fig. 4).
Actuellement, il existe des dizaines de casques ICO non invasifs sur le marché, dont beaucoup sont conçus avec un but en tête, tel que le suivi du sommeil ou de la concentration. Les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars à des centaines de milliers. EMOTIV offre la gamme de dispositifs ICO sans fil la plus polyvalente et abordable, allant de deux capteurs jusqu'à 32, utilisés par des neuroscientifiques, des étudiants, des enseignants, des innovateurs, des joueurs, des amateurs et des artistes à travers le monde.
Selon un audit de 2022 des articles à comité de lecture [10], EMOTIV est le dispositif EEG consommateur le plus utilisé (67,69%) pour la recherche scientifique. Les chercheurs font confiance à EMOTIV pour sa performance scientifiquement validée, son rapport qualité-prix par rapport aux équipements de laboratoire EEG traditionnels et sa polyvalence. Le même casque EMOTIV utilisé dans un laboratoire universitaire pour réaliser des recherches révolutionnaires sur le cerveau humain peut être partagé avec le département de musique pour une performance ICO, puis transmis au département de psychologie pour un apprentissage pratique, et partagé avec un club étudiant ICO pour faire courir des drones contrôlés par la pensée.
Dispositifs ICO EMOTIV
Chez EMOTIV, nous avons des dispositifs ICO sans fil pour les débutants et les utilisateurs expérimentés.
Ci-dessus : Un fauteuil roulant est contrôlé à l'aide de l'EMOTIV FLEX comme dispositif ICO [11].
Ci-dessus : Un étudiant utilise l'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 ICO EMOTIV Insight pour contrôler un drone. (Source)
Figure 5. Le joueur Twitch Perrikaryal utilise avec succès un dispositif EMOTIV MN8 à 2 canaux pour contrôler une partie de Halo avec ICO.
Démarrer avec Votre Projet ICO
Déjà des expériences en programmation ? | Nouveau dans l'ICO ? |
Commencez ici : | Voici un guide de démarrage : Comment construire un projet ICO avec des casques EEG EMOTIV |
Comment utiliser l'ICO ?
Vous avez besoin de cinq éléments de base pour commencer votre projet ICO.
Un objectif clair
Dispositif d'acquisition de signal, tel qu'un casque EEG d'EMOTIV
Logiciel de traitement du signal, tel que EmotivBCI.
Commandes ICO assignées (une certaine expérience en programmation est requise)
Accès au dispositif que vous souhaitez contrôler via SDK, carte Arduino, etc.
Un dispositif pour recevoir les commandes ICO
Choisir les Bonnes Dispositifs ICO
Choisir le dispositif ICO approprié est crucial pour le succès de votre projet. Voici quelques considérations clés :
Facilité d'utilisation : Recherchez un dispositif qui est convivial et facile à configurer, surtout si vous êtes débutant. Les dispositifs ICO EMOTIV se configurent en quelques minutes avec des capteurs secs, semi-secs et salins.
Fonctionnalité : Assurez-vous que le dispositif propose les fonctionnalités et les capacités nécessaires pour votre projet spécifique. Les casques EMOTIV sont pour la détection du cerveau dans son ensemble mais en général, l'ICO fonctionne mieux avec plus de capteurs. De ce fait, l'EMOTIV FLEX utilise jusqu'à 32 capteurs pour une détection maximale du cerveau, mais nos utilisateurs trouvent généralement l'EPOC X ou l'Insight plus que suffisants pour leurs projets et recherches ICO. Les dispositifs de cerveau portable MN8, quant à eux, sont parfaits pour le développement d'applications mobiles ICO.
Position des capteurs : Lorsque vous choisissez un casque EEG, réfléchissez à l'emplacement des capteurs et à la façon dont cela impacte vos besoins. Par exemple, certains dispositifs ICO sur le marché n'ont qu'un capteur ou plusieurs capteurs situés uniquement à l'arrière de la tête.
Capteurs humides vs. secs : Considérez le confort et la qualité du signal lors de la sélection d'un dispositif ICO, surtout si vous prévoyez de le porter pendant de longues périodes. Le salin est plus confortable que le gel, les capteurs semi-secs sont plus faciles à utiliser que le salin, et les capteurs secs sont les plus pratiques à utiliser. Comparez la qualité du signal des dispositifs EMOTIV.
Compatibilité : Choisissez un dispositif qui s'intègre bien avec vos outils logiciels et matériels existants. Si vous souhaitez intégrer l'ICO dans un système existant (drones, Spotify, Internet des objets, etc.), assurez-vous d'avoir accès à SDK, API.
Soutien : Choisissez un dispositif d'une entreprise qui offre un bon soutien et possède une communauté d'utilisateurs engagée. EMOTIV propose une vaste Base de Connaissances et un soutien client.
Données et Confidentialité : Votre vie privée neuronale est importante. C'est pourquoi, dès le premier jour, EMOTIV a conçu sa collecte de données EEG en tenant compte de la confidentialité. Voyez comment EMOTIV protège vos données cérébrales.
Conclusion
Commencer un projet ICO est une aventure passionnante qui offre un immense potentiel d'innovation et d'impact. Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, EMOTIV fournit les outils et le soutien dont vous avez besoin pour réussir. Avec le bon dispositif ICO et une vision claire, vous pouvez débloquer de nouvelles possibilités.
Découvrez dès aujourd'hui les dispositifs et ressources ICO d'EMOTIV pour commencer à travailler sur votre projet ICO. Rejoignez la communauté des innovateurs et des chercheurs qui façonnent l'avenir de l'interaction humain-technologie avec la technologie ICO.
Rejoignez notre Communauté de Développeurs
Partagez vos Projets ICO avec nous ! Taguez #EMOTIV sur les réseaux sociaux ou envoyez un e-mail à hello@emotiv.com.
Besoin de plus d'aide ? CONTACTEZ-NOUS
Références
Y. Sun et al., “Acquisition de signaux des interfaces cerveau-ordinateur : Une revue de perspective de crossover médical-ingénierie,” Recherche Fondamentale, Avril 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponible : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, et F. Rosenow, “L'histoire de l'évaluation EEG invasive chez les patients épileptiques,” Crise, vol. 41, pp. 191–195, Avril 2016, doi : 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Centre pour les dispositifs et la santé radiologique, “Dispositifs implantés d'interface cerveau-ordinateur (ICO) pour les patients atteints de paralysie ou d'amputation - Essai non clinique et considérations cliniques,” U.S. Food And Drug Administration, 20 mai 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., “La stimulation cérébrale profonde réactive guidée par l'électrophysiologie striatale ventrale améliore durablement la compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi : 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink sur X : ‘Nous avons reçu la désignation de Dispositif Innovant de la FDA pour Blindsight. Rejoignez-nous dans notre quête pour redonner la vue à ceux qui l'ont perdue. Inscrivez-vous à notre Registre de Patients et aux opportunités sur notre page carrière 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, et D.-R. Chebat, “Interfaces cerveau-machine pour assister les aveugles,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Févr. 2021, doi : 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Évaluation de la sécurité d'une interface cerveau-ordinateur endotrachéale entièrement implantée pour une paralysie sévère chez 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mars 2023, doi : 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “La nébuleuse cérébrale : une interface cerveau-ordinateur minimalement invasive par enregistrement et stimulation neuronale endovasculaire,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Févr. 2024, doi : 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “BCI semi-invasifs,” dans Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi : 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, et N. A. Badcock, “Une revue d'exploration sur l'utilisation des dispositifs EEG de qualité consommateur pour la recherche,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Déc. 2022, doi : 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś et S. Paszkiel, “Contrôle de fauteuil roulant ICO utilisant un système expert classifiant les signaux EEG basé sur l'estimation du spectre de puissance et la détection des tics nerveux,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi : 10.3390/app122010385.
Grâce à des projets de haut niveau comme Neuralink d'Elon Musk, les interfaces cerveau-ordinateur (ICO) ont attiré l'attention mondiale ces dernières années. Cependant, vous pourriez être surpris d'apprendre que la technologie ICO existe depuis plus de quatre décennies et qu'aucune chirurgie n'est nécessaire pour créer vos propres projets « contrôlés par l'esprit ».
EMOTIV a fait ses débuts en 2011, présentant son premier casque EEG sans fil comme un dispositif de jeu ICO révolutionnaire. Depuis lors, la technologie a considérablement progressé aux côtés des algorithmes d'apprentissage automatique et des capteurs d'ondes cérébrales améliorés. Aujourd'hui, les passionnés d'ICO se tournent encore vers EMOTIV pour leurs besoins en matière de projets d'interface cerveau-ordinateur.
Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, le monde des ICO offre d'excitantes opportunités 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 des Interfaces Cerveau-Ordinateur
La technologie des interfaces cerveau-ordinateur (ICO) permet une communication directe entre le cerveau et des dispositifs externes. Techniquement, tout dispositif qui lit les signaux cérébraux est une ICO. Plus récemment, le terme a été utilisé principalement pour décrire les ICO qui vous permettent de « contrôler par l'esprit » des dispositifs. 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 ICO offre de nouveaux espoirs à ceux qui n'ont pas l'usage de leurs membres, en plus des innovateurs et des passionnés valides partout.
Étant donné que « ICO » est devenu un mot à la mode dans l'air du temps, il est important de faire la distinction entre les types de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur afin d'atténuer la confusion et que les consommateurs et les institutions puissent choisir le bon dispositif ICO pour eux.
Dispositifs ICO : Chirurgie vs. Casque
Il existe actuellement deux types distincts de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur : ceux implantés dans le cerveau et ceux qui lisent les signaux cérébraux depuis le cuir chevelu (Fig. 1). Voici les différences.
Figure 1. Classification des technologies d'acquisition de signaux ICO. (a) est le diagramme de classification de la dimension de chirurgie, qui comprend trois niveaux : non invasif, minimal 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, mais ne sont pas limitées à, l'évaluation des crises épileptiques [2], le traitement des maladies mentales [3], le contournement de la paralysie, le permettant la transcription de la pensée ou la transformation de la pensée en discours (Fig. 2) et même la restauration de la vision [4][5].
La Food & Drug Administration des États-Unis définit les dispositifs ICO implantés comme des « neuroprothèses qui interfacent avec le système nerveux central ou périphérique pour restaurer des capacités motrices et/ou sensorielles perdues chez les patients atteints de paralysie ou d'amputation » [6].
Figure 2. Casey Harrell, qui souffre de SLA, parle à nouveau avec l'aide d'un implant ICO grâce à l'essai clinique BrainGate. (Crédit : UC Regents)
Intracrânien (Minimal-invasif)
Les chercheurs ont expérimenté des méthodes moins invasives pour lire des informations directes du cerveau. Une méthode est l'endovasculaire (Fig. 3), envoyant des électrodes vers le cerveau via un stent à travers les vaisseaux sanguins [7][8].
Une autre méthode est appelée électrocorticographique (ECoG), qui nécessite le placement chirurgical d'électrodes sous le crâne, soit sous la dure-mère (ECoG sous-dural) ou en dehors de la dure-mère (ECoG épidural). La procédure est invasive mais moins que les implants ICO traditionnels [9].
Figure 3. A, Schéma de l'interface cerveau-ordinateur (ICO) entièrement implantée. Un dispositif avec électrodes est implanté dans le vaisseau sanguin du sinus sagittal supérieur (inset) et connecté à une unité de récepteur émetteur implantable (IRTU) dans la poche sous-cutanée. L'IRTU communique avec une unité de télémetrie de récepteur externe (ERTU), qui relaye les signaux à une unité de contrôle de signal pour contrôler un ordinateur portable ou une tablette. B, ICO avec un traceur oculaire pour le contrôle de l'ordinateur. La détection oculaire est utilisée pour déplacer le curseur, et l'ICO est utilisé pour cliquer. C, ICO sans détection oculaire pour le contrôle de l'ordinateur. Un scanner d'articles met en évidence les articles dans l'ordre, et l'ICO est utilisé pour cliquer sur un article lorsqu'il est mis en évidence [7].
ICO 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 l'art par la pensée de John Ici.
Les dispositifs ICO non invasifs utilisent des électrodes pour lire des signaux électriques à travers le cuir chevelu d'une personne. Ce processus a traditionnellement été limité à un cadre de laboratoire, mais l'avènement de dispositifs EEG sans fil de recherche a permis des lectures précises des ondes cérébrales partout (Fig. 4).
Actuellement, il existe des dizaines de casques ICO non invasifs sur le marché, dont beaucoup sont conçus avec un but en tête, tel que le suivi du sommeil ou de la concentration. Les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars à des centaines de milliers. EMOTIV offre la gamme de dispositifs ICO sans fil la plus polyvalente et abordable, allant de deux capteurs jusqu'à 32, utilisés par des neuroscientifiques, des étudiants, des enseignants, des innovateurs, des joueurs, des amateurs et des artistes à travers le monde.
Selon un audit de 2022 des articles à comité de lecture [10], EMOTIV est le dispositif EEG consommateur le plus utilisé (67,69%) pour la recherche scientifique. Les chercheurs font confiance à EMOTIV pour sa performance scientifiquement validée, son rapport qualité-prix par rapport aux équipements de laboratoire EEG traditionnels et sa polyvalence. Le même casque EMOTIV utilisé dans un laboratoire universitaire pour réaliser des recherches révolutionnaires sur le cerveau humain peut être partagé avec le département de musique pour une performance ICO, puis transmis au département de psychologie pour un apprentissage pratique, et partagé avec un club étudiant ICO pour faire courir des drones contrôlés par la pensée.
Dispositifs ICO EMOTIV
Chez EMOTIV, nous avons des dispositifs ICO sans fil pour les débutants et les utilisateurs expérimentés.
Ci-dessus : Un fauteuil roulant est contrôlé à l'aide de l'EMOTIV FLEX comme dispositif ICO [11].
Ci-dessus : Un étudiant utilise l'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 ICO EMOTIV Insight pour contrôler un drone. (Source)
Figure 5. Le joueur Twitch Perrikaryal utilise avec succès un dispositif EMOTIV MN8 à 2 canaux pour contrôler une partie de Halo avec ICO.
Démarrer avec Votre Projet ICO
Déjà des expériences en programmation ? | Nouveau dans l'ICO ? |
Commencez ici : | Voici un guide de démarrage : Comment construire un projet ICO avec des casques EEG EMOTIV |
Comment utiliser l'ICO ?
Vous avez besoin de cinq éléments de base pour commencer votre projet ICO.
Un objectif clair
Dispositif d'acquisition de signal, tel qu'un casque EEG d'EMOTIV
Logiciel de traitement du signal, tel que EmotivBCI.
Commandes ICO assignées (une certaine expérience en programmation est requise)
Accès au dispositif que vous souhaitez contrôler via SDK, carte Arduino, etc.
Un dispositif pour recevoir les commandes ICO
Choisir les Bonnes Dispositifs ICO
Choisir le dispositif ICO approprié est crucial pour le succès de votre projet. Voici quelques considérations clés :
Facilité d'utilisation : Recherchez un dispositif qui est convivial et facile à configurer, surtout si vous êtes débutant. Les dispositifs ICO EMOTIV se configurent en quelques minutes avec des capteurs secs, semi-secs et salins.
Fonctionnalité : Assurez-vous que le dispositif propose les fonctionnalités et les capacités nécessaires pour votre projet spécifique. Les casques EMOTIV sont pour la détection du cerveau dans son ensemble mais en général, l'ICO fonctionne mieux avec plus de capteurs. De ce fait, l'EMOTIV FLEX utilise jusqu'à 32 capteurs pour une détection maximale du cerveau, mais nos utilisateurs trouvent généralement l'EPOC X ou l'Insight plus que suffisants pour leurs projets et recherches ICO. Les dispositifs de cerveau portable MN8, quant à eux, sont parfaits pour le développement d'applications mobiles ICO.
Position des capteurs : Lorsque vous choisissez un casque EEG, réfléchissez à l'emplacement des capteurs et à la façon dont cela impacte vos besoins. Par exemple, certains dispositifs ICO sur le marché n'ont qu'un capteur ou plusieurs capteurs situés uniquement à l'arrière de la tête.
Capteurs humides vs. secs : Considérez le confort et la qualité du signal lors de la sélection d'un dispositif ICO, surtout si vous prévoyez de le porter pendant de longues périodes. Le salin est plus confortable que le gel, les capteurs semi-secs sont plus faciles à utiliser que le salin, et les capteurs secs sont les plus pratiques à utiliser. Comparez la qualité du signal des dispositifs EMOTIV.
Compatibilité : Choisissez un dispositif qui s'intègre bien avec vos outils logiciels et matériels existants. Si vous souhaitez intégrer l'ICO dans un système existant (drones, Spotify, Internet des objets, etc.), assurez-vous d'avoir accès à SDK, API.
Soutien : Choisissez un dispositif d'une entreprise qui offre un bon soutien et possède une communauté d'utilisateurs engagée. EMOTIV propose une vaste Base de Connaissances et un soutien client.
Données et Confidentialité : Votre vie privée neuronale est importante. C'est pourquoi, dès le premier jour, EMOTIV a conçu sa collecte de données EEG en tenant compte de la confidentialité. Voyez comment EMOTIV protège vos données cérébrales.
Conclusion
Commencer un projet ICO est une aventure passionnante qui offre un immense potentiel d'innovation et d'impact. Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, EMOTIV fournit les outils et le soutien dont vous avez besoin pour réussir. Avec le bon dispositif ICO et une vision claire, vous pouvez débloquer de nouvelles possibilités.
Découvrez dès aujourd'hui les dispositifs et ressources ICO d'EMOTIV pour commencer à travailler sur votre projet ICO. Rejoignez la communauté des innovateurs et des chercheurs qui façonnent l'avenir de l'interaction humain-technologie avec la technologie ICO.
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Partagez vos Projets ICO avec nous ! Taguez #EMOTIV sur les réseaux sociaux ou envoyez un e-mail à hello@emotiv.com.
Besoin de plus d'aide ? CONTACTEZ-NOUS
Références
Y. Sun et al., “Acquisition de signaux des interfaces cerveau-ordinateur : Une revue de perspective de crossover médical-ingénierie,” Recherche Fondamentale, Avril 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponible : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, et F. Rosenow, “L'histoire de l'évaluation EEG invasive chez les patients épileptiques,” Crise, vol. 41, pp. 191–195, Avril 2016, doi : 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Centre pour les dispositifs et la santé radiologique, “Dispositifs implantés d'interface cerveau-ordinateur (ICO) pour les patients atteints de paralysie ou d'amputation - Essai non clinique et considérations cliniques,” U.S. Food And Drug Administration, 20 mai 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., “La stimulation cérébrale profonde réactive guidée par l'électrophysiologie striatale ventrale améliore durablement la compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi : 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink sur X : ‘Nous avons reçu la désignation de Dispositif Innovant de la FDA pour Blindsight. Rejoignez-nous dans notre quête pour redonner la vue à ceux qui l'ont perdue. Inscrivez-vous à notre Registre de Patients et aux opportunités sur notre page carrière 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, et D.-R. Chebat, “Interfaces cerveau-machine pour assister les aveugles,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Févr. 2021, doi : 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Évaluation de la sécurité d'une interface cerveau-ordinateur endotrachéale entièrement implantée pour une paralysie sévère chez 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mars 2023, doi : 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “La nébuleuse cérébrale : une interface cerveau-ordinateur minimalement invasive par enregistrement et stimulation neuronale endovasculaire,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Févr. 2024, doi : 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “BCI semi-invasifs,” dans Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi : 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, et N. A. Badcock, “Une revue d'exploration sur l'utilisation des dispositifs EEG de qualité consommateur pour la recherche,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Déc. 2022, doi : 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś et S. Paszkiel, “Contrôle de fauteuil roulant ICO utilisant un système expert classifiant les signaux EEG basé sur l'estimation du spectre de puissance et la détection des tics nerveux,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi : 10.3390/app122010385.
Grâce à des projets de haut niveau comme Neuralink d'Elon Musk, les interfaces cerveau-ordinateur (ICO) ont attiré l'attention mondiale ces dernières années. Cependant, vous pourriez être surpris d'apprendre que la technologie ICO existe depuis plus de quatre décennies et qu'aucune chirurgie n'est nécessaire pour créer vos propres projets « contrôlés par l'esprit ».
EMOTIV a fait ses débuts en 2011, présentant son premier casque EEG sans fil comme un dispositif de jeu ICO révolutionnaire. Depuis lors, la technologie a considérablement progressé aux côtés des algorithmes d'apprentissage automatique et des capteurs d'ondes cérébrales améliorés. Aujourd'hui, les passionnés d'ICO se tournent encore vers EMOTIV pour leurs besoins en matière de projets d'interface cerveau-ordinateur.
Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, le monde des ICO offre d'excitantes opportunités 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 des Interfaces Cerveau-Ordinateur
La technologie des interfaces cerveau-ordinateur (ICO) permet une communication directe entre le cerveau et des dispositifs externes. Techniquement, tout dispositif qui lit les signaux cérébraux est une ICO. Plus récemment, le terme a été utilisé principalement pour décrire les ICO qui vous permettent de « contrôler par l'esprit » des dispositifs. 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 ICO offre de nouveaux espoirs à ceux qui n'ont pas l'usage de leurs membres, en plus des innovateurs et des passionnés valides partout.
Étant donné que « ICO » est devenu un mot à la mode dans l'air du temps, il est important de faire la distinction entre les types de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur afin d'atténuer la confusion et que les consommateurs et les institutions puissent choisir le bon dispositif ICO pour eux.
Dispositifs ICO : Chirurgie vs. Casque
Il existe actuellement deux types distincts de dispositifs d'interface cerveau-ordinateur : ceux implantés dans le cerveau et ceux qui lisent les signaux cérébraux depuis le cuir chevelu (Fig. 1). Voici les différences.
Figure 1. Classification des technologies d'acquisition de signaux ICO. (a) est le diagramme de classification de la dimension de chirurgie, qui comprend trois niveaux : non invasif, minimal 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, mais ne sont pas limitées à, l'évaluation des crises épileptiques [2], le traitement des maladies mentales [3], le contournement de la paralysie, le permettant la transcription de la pensée ou la transformation de la pensée en discours (Fig. 2) et même la restauration de la vision [4][5].
La Food & Drug Administration des États-Unis définit les dispositifs ICO implantés comme des « neuroprothèses qui interfacent avec le système nerveux central ou périphérique pour restaurer des capacités motrices et/ou sensorielles perdues chez les patients atteints de paralysie ou d'amputation » [6].
Figure 2. Casey Harrell, qui souffre de SLA, parle à nouveau avec l'aide d'un implant ICO grâce à l'essai clinique BrainGate. (Crédit : UC Regents)
Intracrânien (Minimal-invasif)
Les chercheurs ont expérimenté des méthodes moins invasives pour lire des informations directes du cerveau. Une méthode est l'endovasculaire (Fig. 3), envoyant des électrodes vers le cerveau via un stent à travers les vaisseaux sanguins [7][8].
Une autre méthode est appelée électrocorticographique (ECoG), qui nécessite le placement chirurgical d'électrodes sous le crâne, soit sous la dure-mère (ECoG sous-dural) ou en dehors de la dure-mère (ECoG épidural). La procédure est invasive mais moins que les implants ICO traditionnels [9].
Figure 3. A, Schéma de l'interface cerveau-ordinateur (ICO) entièrement implantée. Un dispositif avec électrodes est implanté dans le vaisseau sanguin du sinus sagittal supérieur (inset) et connecté à une unité de récepteur émetteur implantable (IRTU) dans la poche sous-cutanée. L'IRTU communique avec une unité de télémetrie de récepteur externe (ERTU), qui relaye les signaux à une unité de contrôle de signal pour contrôler un ordinateur portable ou une tablette. B, ICO avec un traceur oculaire pour le contrôle de l'ordinateur. La détection oculaire est utilisée pour déplacer le curseur, et l'ICO est utilisé pour cliquer. C, ICO sans détection oculaire pour le contrôle de l'ordinateur. Un scanner d'articles met en évidence les articles dans l'ordre, et l'ICO est utilisé pour cliquer sur un article lorsqu'il est mis en évidence [7].
ICO 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 l'art par la pensée de John Ici.
Les dispositifs ICO non invasifs utilisent des électrodes pour lire des signaux électriques à travers le cuir chevelu d'une personne. Ce processus a traditionnellement été limité à un cadre de laboratoire, mais l'avènement de dispositifs EEG sans fil de recherche a permis des lectures précises des ondes cérébrales partout (Fig. 4).
Actuellement, il existe des dizaines de casques ICO non invasifs sur le marché, dont beaucoup sont conçus avec un but en tête, tel que le suivi du sommeil ou de la concentration. Les prix peuvent varier de quelques centaines de dollars à des centaines de milliers. EMOTIV offre la gamme de dispositifs ICO sans fil la plus polyvalente et abordable, allant de deux capteurs jusqu'à 32, utilisés par des neuroscientifiques, des étudiants, des enseignants, des innovateurs, des joueurs, des amateurs et des artistes à travers le monde.
Selon un audit de 2022 des articles à comité de lecture [10], EMOTIV est le dispositif EEG consommateur le plus utilisé (67,69%) pour la recherche scientifique. Les chercheurs font confiance à EMOTIV pour sa performance scientifiquement validée, son rapport qualité-prix par rapport aux équipements de laboratoire EEG traditionnels et sa polyvalence. Le même casque EMOTIV utilisé dans un laboratoire universitaire pour réaliser des recherches révolutionnaires sur le cerveau humain peut être partagé avec le département de musique pour une performance ICO, puis transmis au département de psychologie pour un apprentissage pratique, et partagé avec un club étudiant ICO pour faire courir des drones contrôlés par la pensée.
Dispositifs ICO EMOTIV
Chez EMOTIV, nous avons des dispositifs ICO sans fil pour les débutants et les utilisateurs expérimentés.
Ci-dessus : Un fauteuil roulant est contrôlé à l'aide de l'EMOTIV FLEX comme dispositif ICO [11].
Ci-dessus : Un étudiant utilise l'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 ICO EMOTIV Insight pour contrôler un drone. (Source)
Figure 5. Le joueur Twitch Perrikaryal utilise avec succès un dispositif EMOTIV MN8 à 2 canaux pour contrôler une partie de Halo avec ICO.
Démarrer avec Votre Projet ICO
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Comment utiliser l'ICO ?
Vous avez besoin de cinq éléments de base pour commencer votre projet ICO.
Un objectif clair
Dispositif d'acquisition de signal, tel qu'un casque EEG d'EMOTIV
Logiciel de traitement du signal, tel que EmotivBCI.
Commandes ICO assignées (une certaine expérience en programmation est requise)
Accès au dispositif que vous souhaitez contrôler via SDK, carte Arduino, etc.
Un dispositif pour recevoir les commandes ICO
Choisir les Bonnes Dispositifs ICO
Choisir le dispositif ICO approprié est crucial pour le succès de votre projet. Voici quelques considérations clés :
Facilité d'utilisation : Recherchez un dispositif qui est convivial et facile à configurer, surtout si vous êtes débutant. Les dispositifs ICO EMOTIV se configurent en quelques minutes avec des capteurs secs, semi-secs et salins.
Fonctionnalité : Assurez-vous que le dispositif propose les fonctionnalités et les capacités nécessaires pour votre projet spécifique. Les casques EMOTIV sont pour la détection du cerveau dans son ensemble mais en général, l'ICO fonctionne mieux avec plus de capteurs. De ce fait, l'EMOTIV FLEX utilise jusqu'à 32 capteurs pour une détection maximale du cerveau, mais nos utilisateurs trouvent généralement l'EPOC X ou l'Insight plus que suffisants pour leurs projets et recherches ICO. Les dispositifs de cerveau portable MN8, quant à eux, sont parfaits pour le développement d'applications mobiles ICO.
Position des capteurs : Lorsque vous choisissez un casque EEG, réfléchissez à l'emplacement des capteurs et à la façon dont cela impacte vos besoins. Par exemple, certains dispositifs ICO sur le marché n'ont qu'un capteur ou plusieurs capteurs situés uniquement à l'arrière de la tête.
Capteurs humides vs. secs : Considérez le confort et la qualité du signal lors de la sélection d'un dispositif ICO, surtout si vous prévoyez de le porter pendant de longues périodes. Le salin est plus confortable que le gel, les capteurs semi-secs sont plus faciles à utiliser que le salin, et les capteurs secs sont les plus pratiques à utiliser. Comparez la qualité du signal des dispositifs EMOTIV.
Compatibilité : Choisissez un dispositif qui s'intègre bien avec vos outils logiciels et matériels existants. Si vous souhaitez intégrer l'ICO dans un système existant (drones, Spotify, Internet des objets, etc.), assurez-vous d'avoir accès à SDK, API.
Soutien : Choisissez un dispositif d'une entreprise qui offre un bon soutien et possède une communauté d'utilisateurs engagée. EMOTIV propose une vaste Base de Connaissances et un soutien client.
Données et Confidentialité : Votre vie privée neuronale est importante. C'est pourquoi, dès le premier jour, EMOTIV a conçu sa collecte de données EEG en tenant compte de la confidentialité. Voyez comment EMOTIV protège vos données cérébrales.
Conclusion
Commencer un projet ICO est une aventure passionnante qui offre un immense potentiel d'innovation et d'impact. Que vous soyez débutant ou professionnel expérimenté, EMOTIV fournit les outils et le soutien dont vous avez besoin pour réussir. Avec le bon dispositif ICO et une vision claire, vous pouvez débloquer de nouvelles possibilités.
Découvrez dès aujourd'hui les dispositifs et ressources ICO d'EMOTIV pour commencer à travailler sur votre projet ICO. Rejoignez la communauté des innovateurs et des chercheurs qui façonnent l'avenir de l'interaction humain-technologie avec la technologie ICO.
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Références
Y. Sun et al., “Acquisition de signaux des interfaces cerveau-ordinateur : Une revue de perspective de crossover médical-ingénierie,” Recherche Fondamentale, Avril 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponible : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, et F. Rosenow, “L'histoire de l'évaluation EEG invasive chez les patients épileptiques,” Crise, vol. 41, pp. 191–195, Avril 2016, doi : 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Centre pour les dispositifs et la santé radiologique, “Dispositifs implantés d'interface cerveau-ordinateur (ICO) pour les patients atteints de paralysie ou d'amputation - Essai non clinique et considérations cliniques,” U.S. Food And Drug Administration, 20 mai 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., “La stimulation cérébrale profonde réactive guidée par l'électrophysiologie striatale ventrale améliore durablement la compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi : 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink sur X : ‘Nous avons reçu la désignation de Dispositif Innovant de la FDA pour Blindsight. Rejoignez-nous dans notre quête pour redonner la vue à ceux qui l'ont perdue. Inscrivez-vous à notre Registre de Patients et aux opportunités sur notre page carrière 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, et D.-R. Chebat, “Interfaces cerveau-machine pour assister les aveugles,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Févr. 2021, doi : 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Évaluation de la sécurité d'une interface cerveau-ordinateur endotrachéale entièrement implantée pour une paralysie sévère chez 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mars 2023, doi : 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “La nébuleuse cérébrale : une interface cerveau-ordinateur minimalement invasive par enregistrement et stimulation neuronale endovasculaire,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Févr. 2024, doi : 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “BCI semi-invasifs,” dans Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi : 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, et N. A. Badcock, “Une revue d'exploration sur l'utilisation des dispositifs EEG de qualité consommateur pour la recherche,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Déc. 2022, doi : 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś et S. Paszkiel, “Contrôle de fauteuil roulant ICO utilisant un système expert classifiant les signaux EEG basé sur l'estimation du spectre de puissance et la détection des tics nerveux,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi : 10.3390/app122010385.
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