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Restaurer la communication grâce aux interfaces cerveau-machine

Interfaces cerveau-machines implantables pour la restauration de la parole et de l’écriture manuscrite

  • Après un accident vasculaire cérébral, une SLA ou une lésion de la moelle épinière, de nombreuses personnes perdent la capacité de parler ou d’écrire, même si leur cerveau génère toujours des intentions de communication claires.
  • Les technologies d’assistance traditionnelles sont souvent lentes et épuisantes, ce qui limite l’indépendance et la qualité de vie.
  • Les progrès récents en matière d’enregistrement neuronal et d’intelligence artificielle permettent désormais de décoder la parole et l’écriture manuscrites directement à partir de l’activité cérébrale.
  • Au Laboratoire des neurotechnologies intégrées (INL) de l’EPFL, nous développons des implants neuronaux à très faible consommation d’énergie et des systèmes de décodage en temps réel afin de rétablir une communication naturelle.

Décoder la parole à l’aide de signaux cérébraux

  • Les modèles d’apprentissage automatique analysent les schémas d’activité neuronale associés à la tentative de parole.
  • Ces signaux peuvent être traduits en texte en temps réel, permettant ainsi une communication cerveau-texte sans vocalisation.

Décodage de l’intention d’écriture manuscrite

  • Même lorsqu’une personne ne peut pas bouger sa main, le cerveau génère toujours des schémas moteurs détaillés pour l’écriture manuscrite.
  • Nos algorithmes décodent ces signaux d’écriture imaginés et les convertissent en texte lisible avec une vitesse et une précision élevées.

Technologie implantable à très faible consommation d’énergie

  • Pour que ces systèmes soient cliniquement viables, les données neuronales doivent être traitées avec une consommation d’énergie extrêmement faible.
  • Notre groupe INL conçoit des micropuces personnalisées qui effectuent le traitement des signaux en temps réel et le décodage par IA directement sur le matériel implantable.

Pourquoi la communication est-elle perdue ?

  • Les lésions cérébrales peuvent perturber les voies qui relient l’intention aux muscles, empêchant ainsi la parole ou l’écriture.
  • Il est important de noter que les fonctions cognitives et la compréhension du langage peuvent rester intactes.

Limites des interfaces cerveau-machines (BCI) actuelles

  • La plupart des BCI expérimentales reposent sur des ordinateurs externes encombrants.
  • La consommation électrique élevée limite l’implantation à long terme.
  • La précision du décodage doit rester stable dans le temps.
  • Il est difficile de passer à des centaines ou des milliers de canaux neuronaux.
  • La sécurité et la fiabilité à long terme restent des défis majeurs.
Prof. Mahsa Shoaran, EPFL

Mahsa Shoaran est professeure associée à l’EPFL et directrice du Laboratoire des neurotechnologies intégrées (INL). Ses recherches combinent la conception de circuits intégrés à très faible consommation d’énergie et l’intelligence artificielle pour construire des interfaces cerveau-ordinateur de nouvelle génération. Le laboratoire développe des puces neuronales personnalisées et des algorithmes de décodage pour la restauration de la parole et de l’écriture manuscrite, dans le but de mettre au point des technologies de communication sûres, évolutives et cliniquement viables.

Leading institution(s)
Domaine(s) de recherche:

Points forts

Des millions de personnes

dans le monde souffrent de paralysie motrice ou verbale sévère

La SLA et les AVC

sont les principales causes de perte de communication

Les BCI de nouvelle génération

doivent fonctionner à des niveaux de puissance inférieurs au milliwatt

Les signaux neuronaux

codent des informations riches sur l’intention de parler et d’écrire

L’Edge-AI

permet un décodage rapide et en temps réel sur des puces implantables

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