Greg Gage s’est donné pour mission de rendre l’étude du cerveau accessible à tous, dès l’école, pour donner envie aux étudiants de devenir des neuroscientifiques.

Lors d’une conférence TED, Greg Gage a fait impression avec la démonstration de la prise de contrôle du bras de quelqu’un par le cerveau et les motoneurones d’une autre personne.

Pour réaliser cette démonstration, Greg Gage fait monter deux volontaires sur scène, une femme et un homme, et utilise un simple kit de bricolage peu coûteux. La femme va prendre le contrôle du bras de l’homme grâce à son cerveau.

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Après avoir reconstruit un film vidéo à partir de l’activité cérébrale d’une personne, les chercheurs de l’université de Berkeley sont maintenant parvenus à reconstruire dans le cerveau des mots entendus par des personnes. Cette découverte marque une nouvelle étape dans la connaissance des mécanismes du cerveau humain et notamment sur la façon dont le cerveau représente et traite les sons du langage (codage et compréhension).

Ces chercheurs ont réussi à décrypter l’activité électrique de la partie du cerveau qui sert de siège au système auditif durant une conversation normale. De cette manière, ils sont en mesure de décoder uniquement avec l’activité du lobe temporal, les mots qu’une personne entend.

Selon eux, certaines expériences montrent que les mêmes zones du cerveau sont activées lorsqu’on entend un son ou lorsqu’on imagine un son. Si cette découverte se révèle exacte, cette technologie pourrait représenter un nouveau moyen de communication révolutionnaire pour les personnes handicapées qui ne sont plus en mesure de parler.

Cette étude a été menées avec des patients atteints d’épilepsie et sur le cerveau desquels des électrodes avaient été placées pour identifier les sources de leurs crises. Les neuroscientifiques ont utilisé ces électrodes pour enregistrer l’activité cérébrale des patients durant des conversations. Ceci a permis aux chercheurs de constituer une base de données de sons et de leur réponse cérébrale associée.  De cette manière ils sont en mesure, avec un ordinateur, de reconstruire les sons entendus en se basant sur l’activité électrique du cerveau. En sortie, les sons reconstruits sont légèrement déformés mais assez clairs pour que les chercheurs soient en mesure d’identifier les mots « émis » par le cerveau.

Si cette piste de recherche porte un jour ses fruits, et nous n’y sommes pas encore, la technologie issue de ce procédé, qui se destine aux personnes ayant perdu la faculté de parler, pourrait permettre d’imaginer de nouvelles interfaces de communication telles que la synthèse vocale ou tout simplement la transcription écrite des pensées.

C’est une belle découverte pour la neuroscience mais peut-être le coup fatal porté à la protection de la vie privée… Imaginez que quelqu’un écoute toutes vos pensées…

Pour en savoir plus : UC Berkeley

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Décidément, l’IRM révèle tout son potentiel en ce moment… Après que les scientifiques de l’Université de Berkeley en Californie soient parvenus, grâce à l’IRM, à reconstruire des images à l’intérieur du cerveau humain, cette nouvelle équipe américano-japonaise ne semble « pas très loin » de parvenir à créer dans la réalité la méthode d’apprentissage rapide de la trilogie Matrix. Vous voulez apprendre le Kung-fu ? Un petit tour de quelques minutes dans la machine et hop, vous passez maître dans la discipline…

Comment ça marche ?

Tout repose sur le cortex visuel, une partie du cerveau chargée de traiter les informations visuelles.

Prenons l’exemple de la jonglerie.

Tout d’abord, il faut placer des pros du jongle dans un scanner IRM et leur demander d’imaginer des mouvements de jonglage.  Visualiser le fait de jongler va activer certaines zones du cerveau du jongleur. Les scientifiques décodent et enregistrent ces informations qui constitueront la base du programme d’apprentissage.

Maintenant, prenons un individu lambda, mettons le à son tour dans l’IRM et demandons lui d’essayer d’imaginer jongler. Les scientifiques collectent les données de l’IRM et les comparent à celles des professionnels.

En utilisant la méthode du neurofeedback chez l’individu lambda, les chercheurs vont stimuler de manière très précise les zones du cerveau qui sont visiblement actives dans le cortex visuel du professionnel. En répétant cette stimulation sur plusieurs jours, le cerveau se familiarise avec ces stimulations et apprend de manière inconsciente sans avoir besoin d’entraînement physique. Les performances en matière de jongle de l’individu lambda sont alors améliorées.

Pour le moment, apprendre la jonglerie de cette manière est impossible mais les scientifique ont fait la preuve du concept en travaillant avec des formes visuelles et des couleurs. Cette méthode semble fonctionner même si le sujet n’est pas conscient qu’il est en train d’apprendre. Selon les scientifique, cette méthode peut se révéler très puissante et ne doit donc pas être utilisée à des fins contraire à l’éthique (hypnose ou contrôle de l’esprit).

Si cette technique se confirme et permet un jour d’aller plus loin, elle pourrait permettre d’acquérir sans efforts de nouvelles compétences, de restaurer des connaissances endommagées par un accident, par le vieillissement ou par une maladie ou encore de faciliter la rééducation des personnes souffrant d’une perte temporaire de capacités.

Via FellowGeek & Popsci

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Des chercheurs du centre médical de l’Université de Duke et de l’Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne en Suisse ont mis au point une technologie de contrôle par la pensée qui pourrait avoir de grandes implications dans le traitement des patients paraplégiques, tétraplégiques ou équipés de prothèses.

Comme le montre la vidéo à voir ci-dessous, cette technologie a permis à des singes, grâce à leur activité cérébrale, de contrôler un bras virtuel, de toucher et de sentir des objets également virtuels. Les scientifiques affirment qu’il s’agit de la première manifestation d’une interaction à double sens entre le cerveau d’un singe et un corps reproduit virtuellement qui fournit un feedback tactile à l’utilisateur.  Cette découverte pourrait conduire au développement d’exosquelettes permettant aux patients paralysés de marcher à nouveau mais aussi de retrouver la sensation du sol sous leurs pieds, la sensation de température ou encore l’expérience de la texture du sol.

Pour réussir cet exploit scientifique, les chercheurs ont implanté des électrodes dans les régions du cortex cérébral responsables du traitement des  expériences sensorielles et tactiles. Les chercheurs ont ensuite formé deux singes à utiliser leur activité cérébrale pour diriger la main d’un avatar virtuel sur des objets virtuels visuellement identiques et à les différencier uniquement grâce à leur texture au toucher. Dans cette expérience le contrôle s’effectue uniquement par la pensée et la différenciation des objets se fait uniquement par les sensations tactiles reproduites électriquement dans le cerveau.

C’est la première interface cerveau-machine-cerveau permettant de contrôler, grâce à son cerveau, un avatar virtuel qui va générer en retour des micro-stimulations électriques correspondant à une sensation du toucher, directement dans le cortex cérébral.

Voici une petite vidéo montrant l’avatar virtuel contrôlé par le singe qui va sélectionné les objets uniquement en fonction de leur texture.

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Dans le passé, les chercheurs avaient déjà réussi à dire avec exactitude l’image en noir et blanc que regardait un sujet grâce à un modèle de calcul et à la mesure de l’activité cérébrale dans le cortex visuel (la partie du cerveau chargée de traiter les informations visuelles).

Dans cette dernière expérience, les scientifiques ont surmonté des problématiques bien plus difficiles en décodant les signaux émis par le cerveau lors du visionnage d’images animées. Le but est de comprendre comment le cerveau humain traite des images dynamiques.

Imaginez vous promener en vidéo dans l’esprit d’un patient dans le coma ou même télécharger vos rêves les plus fous sur votre chaîne YouTube…

Pour le moment, cette technologie dont l’éthique est discutable, ne permet de reconstruire que des vidéos que le sujet a déjà visionnées.

Pour parvenir à réaliser cet exploit scientifique, les chercheurs ont utilisé l‘Imagerie par Résonance Magnétique Fonctionnelle (IRMF) et des modèles mathématiques extrêmement complexes. Ils ont fait visionner par des personnes des bandes-annonces de films Hollywoodiens et ont réussi à décoder grâce à l’IRM le fonctionnement du cerveau puis à reconstruire dynamiquement l’expérience visuelle du sujet.

L’enregistrement IRMf de l’activité cérébrale lors du visionnage des vidéos a été introduit dans un programme informatique « maison » qui a appris seconde par seconde, à associer ces signaux cérébraux à un modèle visuel correspondant. Ces modèles visuels ont été obtenus en échantillonnant seconde par seconde l’activité cérébrale des sujets ayant visionné une bibliothèque de 18 millions de secondes de vidéos YouTube qui ne comprend pas les bandes-annonces utilisées comme stimulation dans l’expérience. Grâce à ce travail, la technologie est en mesure d’associer un échantillon visuel à une stimulation cérébrale correspondante. En fait, les films sont reconstruits dans l’esprit à partir d’évocations d’échantillons d’images analogues.

Comme vous pourrez le voir dans la vidéo ci-dessous, le résultat de cette expérience donne une reconstruction floue du film visionné. Les formes et les couleurs sont reconstruites mais les détails peuvent différer.

Cette technologie pourrait nous permettre de mieux comprendre ce qu’il se passe dans l’esprit des gens qui ne peuvent pas ou difficilement communiquer verbalement. Cette découverte pourrait également constituer la première brique de nouvelles interfaces cerveau-machine permettant aux personnes paralysées de pouvoir contrôler des appareil avec leur esprit.

N’ayez pas peur ou pas encore… les scientifiques sont encore loin de pouvoir lire dans vos pensées et décoder votre inconscient  pour le projeter sur un écran. Pour les agents secret ? Le sérum de vérité a encore de beaux jours devant lui…

Lire la news de l’Université de Berkeley

Pour en savoir plus : The Gallant Lab at UC Berkeley

Via Presse Citron

Image à la une FSEF

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Internet, télé, radio, presse écrite, les dépenses publicitaires des annonceurs ont dépassées en France en 2010 les 30 milliards d’euros (Source IREP-FrancePub). Le principal problème, c’est que plus d’un tiers des messages publicitaires n’atteignent pas le consommateur cible.

C’est pour cette raison que se développe depuis plusieurs années le neuromarketing. Le neuromarketing consiste à étudier, via les neurosciences, l’impact sur le cerveau humain, de stimuli tels que des publicités, des concepts de produits, des personnalités politiques ou encore des marques.

Basée en belgique la société de conseil en communication Brain Impact est spécialisée dans ce domaine. Cette société applique les neurosciences cognitives à la communication et au marketing. L’étude des mécanismes cérébraux qui interviennent lors de l’acte d’achat ou de l’exposition à un produit permettent de mieux comprendre le comportement du consommateur et d’améliorer les outils de communication pour augmenter leur taux de transformation. L’idée est tout simplement de s’adresser à votre cerveau et à votre inconscient plutôt que de vous poser des questions directes.

Pour étudier les réponse cérébrales d’une personne en fonction de certaines stimulations, Brain Impact utilise différentes techniques d’imagerie médicale telle que l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cette technique permet à la société  de comprendre les mécanismes neurologiques liés à la décision d’achat du consommateur et d’adapter les outils de communication pour l’influencer dans sa décision. Ainsi, Brain Impact, identifie les zones du cerveau activées par des stimuli. Le sujet étudié est par exemple soumis à une publicité sur écran et va donner ses préférences en temps réel grâce à un boitier relié au système. Les résultats du scanner IRMf vont être décryptés, vont permettre de repérer les zones du cerveau activées suite à cette exposition (émotion, peur, désir, plaisir) et de mesurer les influences cérébrales d’un campagne de communication.

Une marque peut par exemple activer des zones de la mémoire. On peut en déduire que le consommateur ne consomme pas le potentiel des produits de la marque mais simplement le souvenir inconscient qu’il en a.

A travers le neuromarketing, la publicité va donc encore plus loin et peut soulever des questions d’ordre éthique quant à son utilisation pour formater ou manipuler nos esprits.  Pour nuancer un peu tout cela, les chercheurs sont encore très loin d’avoir percé tous les mécanismes et les interactions du cerveau humain.

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La réalité rejoint la fiction (lire l’article sur le buzz Sarif  Industries). En 2010, Patrick, un jeune autrichien de 24 ans, a été le premier patient au monde à choisir l’amputation de la main, après avoir perdu son usage dans un accident, pour un remplacement par une prothèse bionique pilotée par son cerveau.

Comme le montre la vidéo ci-dessous, les avancées technologiques en la matière sont assez impressionnantes. Avec sa main bionique, il a maintenant la possibilité de réaliser des tâches impossibles jusqu’alors : déboucher une bouteille et se servir un verre d’eau, faire ses lacets ou encore saisir de petits objets. Patrick est en train de tester une nouvelle main avec plus de capteurs qui lui permettra d’avoir une plus grande latitude de mouvements. Cette main se montre très agile, précise et ses mouvements sont rapides.

Pour fonctionner les capteurs de cette main bionique sont directement montés sur les nerfs du bras. La main biomécanique lit les signaux émis par le cerveau et les exécute en actions mécaniques (rotation du poignet, ouverture et fermeture de la main, mouvements des doigts, etc.). Ces signaux sont les mêmes que ceux qui auraient permis les mouvements identiques avec une vraie main. Cette main nécessite tout de même un apprentissage pour pouvoir la contrôler totalement.

Le professeur Oskar Aszmann, spécialiste en « reconstructions bioniques » collabore avec Otto Bock, une société de fabrication de prothèses innovantes haut de gamme pour les personnes à mobilité réduite, pour réaliser ces avancées technologiques de médecine moderne.

Reportage de la BBC sur les mains bioniques

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L’équipe de chercheurs AutoNOMOS Labs, spin-off du département Intelligence Artificielle de l’Université de Freie de Berlin a réussi à conduire une voiture Volkswagen Passat uniquement par la pensée grâce à un casque neuronal placé sur la tête du conducteur.

Cette expérience a été réalisée grâce au casque neuronal EPOC d’Emotiv, société spécialisée en technologie d’interface homme-ordinateur.

Les seize senseurs du casque, placés sur la tête de l’utilisateur, sont chargés de capter les ondes cérébrales émises par l’utilisateur. Le casque transforme ces ondes en signaux qui vont être interprétés par un ordinateur qui, relié lui-même au système de direction de la voiture, va commander l’automobile à droite ou à gauche. Après un apprentissage, le cerveau de l’utilisateur va, par la pensée, pouvoir dicter à l’automobile la direction à prendre.

Peut-être un jour pourrons nous aller chercher notre MacDo au drive sans bouger de la maison… Il ne faudra pas se déconcentrer une seconde sur le trajet…

>> Site officiel AutoNOMOS Labs

Vidéo de l’expérimentation du système Brain Driver

[Via]

Source photos AutoNOMOS Labs

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La firme NeuroSky, spécialisée dans les technologies d’interfaces cerveau-machine lance sur le marché européen son nouveau produit grand public : Le casque cérébral MindWave^TM.

Ce nouveau casque d’interface cerveau-ordinateur pourrait révolutionner les habitudes des consommateurs de produits High-Tech. Le NeuroSky MindWave permet de simuler la télékinésie, mesurer le niveau de concentration et donner un aperçu de l’esprit de son utilisateur.

Un senseur unique permet de capter les ondes cérébrales. L’ordinateur se charge de les retranscrire en fonction du niveau d’attention ou de relaxation de l’utilisateur.

Compatible PC et Mac, le  nouveau casque MindWave, comprend une douzaine jeux adaptés (Un Appstore permet d’acheter d’autres application dont les prix varient entre 5 à 20 dollars).  Son prix : 99 dollars. Le MindWave est disponible en pré-commande sur la boutique officielle.

C’est un gadget, mais un gadget sympa tout de même… Et abordable pour la techno…

Vidéo de la technologie NeuroSky en fonctionnement :

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OpenVibe est un logiciel libre et gratuit d’ICO (Interface Cerveau-Ordinateur) sur lequel travaille l’INRIA.

Des électrodes placées très précisément à la surface du crâne de l’opérateur grâce à un casque EEG sont chargées de capter l’activité électrique du cerveau (système électroencéphalographique). Ce casque est ensuite relié à un boîtier BCI qui lui va être chargé d’interpréter cette activité du cerveau en signaux et en action pour l’ordinateur.

Dans un premier temps le système doit apprendre ce qu’il se passe dans le cerveau au moment de la réalisation réelle d’un mouvement (exemple : bouger la main droite). Cette activité neuronale est mis en correspondance avec une action (exemple : se déplacer à droite). Ensuite, il suffit à l’utilisateur (avec un peu de concentration),  d’imaginer le mouvement (ici, le simple fait de bouger la main droite). L’activité neuronale est alors identique et l’ordinateur traduit le mouvement imaginé en action mécanique visible à l’écran par l’opérateur.

Parmi les applications potentielles les plus intéressantes, on peut citer :

• L’aide aux handicaps
• Les jeux vidéos pilotés par la pensée
• L’écriture sur ordinateur par la pensée

Faites tout de même attention à ne pas vous faire de nœuds au cerveau !

Voici la vidéo de démonstration du logiciel OpenVibe

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