Une intelligence artificielle est capable de transcrire l’activité cérébrale en mots. © monsidj, Fotolia
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Tétraplégique, il parvient à écrire des phrases avec un implant cérébral

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En combinant des électrodes implantées dans le cerveau avec des réseaux neuronaux, des scientifiques sont parvenus à créer un implant capable de reconnaître des mots entiers. Pour l'instant limité à 50 mots, cette nouvelle approche apporte l'espoir de communications plus naturelles pour les personnes ayant perdu l'usage de la parole.

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Un homme paralysé depuis plus de 15 après un accident vasculaire au niveau du tronc cérébral est parvenu à écrire des phrases grâce à un implant d'un nouveau genre. Développée par des chercheurs de l’université de Californie à San Francisco, cette « neuroprothèse vocale » utilise une approche nouvelle, détaillée dans la revue The New England Journal of Medecine. Plutôt que de tenter d'écrire lettre par lettre, l'implant analyse l’activité cérébrale pour reconnaître des mots entiers lorsque le patient tente de parler.

Cette avancée a été rendue possible grâce aux nombreuses données recueillies sur des volontaires épileptiques pendant qu'ils subissaient une opération pour localiser la source de leurs crises en plaçant des électrodes sur le cerveau. Les scientifiques ont ainsi pu analyser le lien entre l’activité du cerveau et l'activation des muscles du canal vocal.

Présentation du fonctionnement de la neuroprothèse vocale, avec une démonstration avec le patient. En anglais, activez la traduction automatique des sous-titres. © UC San Francisco

Un débit pouvant atteindre 18 mots à la minute

Les chercheurs ont implanté un ensemble d'électrodes sur la zone du cerveau qui commande le canal vocal. Les signaux enregistrés sont ensuite analysés par une intelligence artificielle basée sur des réseaux neuronaux créés spécifiquement pour l'expérience. Ils ont pu entraîner cette IA sur un vocabulaire de 50 mots au cours de 22 heures d'expériences réparties sur plusieurs mois.

Ce système a réussi à atteindre en moyenne une vitesse de 15 mots à la minute avec une précision de 74 % (avec un maximum de 93 % et 18 mots à la minute). Même si ces résultats peuvent sembler loin d'une vitesse de parole normale, cette technique a l'avantage d'être beaucoup plus naturelle pour l'utilisateur que toutes celles qui nécessitent d’épeler les mots. De plus, il s'agit d'une toute nouvelle approche, ce qui devrait laisser beaucoup de marge de progression aux scientifiques qui travaillent déjà à augmenter le vocabulaire, le débit et la précision.

Pour en savoir plus

L'activité cérébrale retranscrite en mots grâce à cette IA

Article publié par Edward Back le 05/04/2020

Une équipe de chercheurs américains a utilisé un réseau d'électrodes et une intelligence artificielle pour transcrire des signaux cérébraux en texte. Cette étude pourrait aboutir un jour à une prothèse vocale reliée directement au cerveau.

Des chercheurs de l'université de Californie, à San Francisco, viennent de créer une intelligence artificielle capable de transcrire l'activité cérébrale. L'étude, publiée dans Nature Neuroscience, utilise un réseau de 250 électrodes implantées dans le cortex périsylvien de patients sous surveillance pour des crises épileptiques. Les chercheurs ont ensuite mesuré l’activité cérébrale lorsque les participants ont lu des phrases à haute voix.

Pour entraîner l’IA, les quatre patients sélectionnés ont dû répéter plusieurs fois des séries de 30 ou 50 phrases, contenant entre 125 et 250 mots différents. Les chercheurs ont utilisé un réseau de neurones récurrents pour encoder l'activité neuronale associée à chaque phrase sous forme de représentation abstraite. Le réseau décode ensuite cette représentation, mot à mot, pour créer une phrase.

Un taux d’erreurs de seulement 3 %

L'entraînement n'a pas dépassé 40 minutes par participant. Un total de 15 répétitions permet d'atteindre un taux d'erreurs en dessous de 25 %. Pour la moitié d'entre eux, le taux d'erreurs est passé sous la barre des 8 %, soit une performance équivalente aux transcripteurs professionnels humains, et même 3 % pour l'un des patients. Ces résultats sont toutefois à nuancer, l'étude utilisant un nombre de mots et de phrases limité.

Cette avancée ne constitue pas une forme de télépathie qui peut sonder les pensées les plus intimes. Outre la procédure invasive qui consiste à implanter des électrodes dans le cerveau, l’IA décode uniquement la parole imaginée. Cette activité cérébrale est très différente du dialogue intérieur. Cette recherche est avant tout destinée aux patients ayant perdu l'usage de la parole. « Nous n'y sommes pas encore, mais nous pensons qu'il pourrait constituer la base d'une prothèse vocale », a indiqué Joseph Makin, l'un des auteurs de l'étude.

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