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Le casque de surveillance cérébrale de Cognixion permet une communication fluide pour les personnes gravement handicapées – TechCrunch


Parmi les nombreux frustrations d’avoir une déficience motrice sévère, la difficulté de communiquer doit sûrement être parmi les pires. Le monde de la technologie n’a pas offert beaucoup de secours aux personnes touchées par des choses comme le syndrome de verrouillage, la SLA et les accidents vasculaires cérébraux graves, mais la startup Cognixion vise une nouvelle forme de surveillance cérébrale qui, combinée à une interface moderne, pourrait permettre de parler et d’interagir. beaucoup plus simple et plus rapide.

Le casque One de la société suit de près l’activité cérébrale de manière à ce que le porteur puisse diriger un curseur – reflété sur une visière comme un affichage tête haute – dans plusieurs directions ou choisir parmi divers menus et options. Aucun mouvement physique n’est nécessaire, et avec l’aide d’interfaces vocales modernes comme Alexa, l’utilisateur peut non seulement communiquer efficacement, mais accéder librement à toutes sortes d’informations et de contenus que la plupart des gens tiennent pour acquis.

Mais ce n’est pas une machine miracle et ce n’est pas une solution miracle. Voici comment cela a commencé.

Réviser une technologie cérébrale vieille de plusieurs décennies

Toute personne ayant une déficience motrice a des besoins et des capacités différents, et il existe une variété de technologies d’assistance qui répondent à bon nombre de ces besoins. Mais bon nombre de ces technologies et interfaces ont des années ou des décennies – des équipements médicaux qui n’ont pas été mis à jour depuis une ère de smartphones et de connexions mobiles à haut débit.

Certaines des interfaces les plus datées, malheureusement, sont celles utilisées par les personnes aux limitations les plus graves: celles dont les mouvements se limitent à leur tête, leur visage, leurs yeux – ou même une seule paupière, comme Jean-Dominique Bauby, le célèbre auteur de « La cloche de plongée et le papillon. »

L’un des outils de la boîte à outils est l’électroencéphalogramme, ou EEG, qui consiste à détecter l’activité dans le cerveau via des patchs sur le cuir chevelu qui enregistrent les signaux électriques. Mais bien qu’ils soient utiles en médecine et en recherche à bien des égards, les EEG sont bruyants et imprécis – plus pour trouver quelles zones du cerveau sont actives que, par exemple, quelle sous-région du cortex sensoriel ou autre. Et bien sûr, vous devez porter un bonnet de douche câblé avec des électrodes (souvent graisseuses avec du gel conducteur) – ce n’est pas le genre de chose que tout le monde veut faire pendant plus d’une heure, et encore moins toute la journée.

Pourtant, même parmi ceux qui ont les handicaps physiques les plus profonds, la cognition est souvent intacte – comme en fait les études EEG ont aidé à le démontrer. Cela a rendu Andreas Forsland, co-fondateur et PDG de Cognixion, curieux de connaître les autres possibilités de cette vénérable technologie: «Une interface cerveau-ordinateur utilisant EEG pourrait-elle être un système de communication viable?»

Il a utilisé pour la première fois l’EEG à des fins d’assistance dans une étude de recherche il y a environ cinq ans. Ils recherchaient des méthodes alternatives pour permettre à une personne de contrôler un curseur à l’écran, parmi lesquels un accéléromètre pour détecter les mouvements de la tête, et ont essayé d’intégrer les lectures EEG comme un autre signal. Mais c’était loin d’être une percée.

Un laboratoire moderne avec un capuchon EEG câblé à un récepteur et un ordinateur portable – c’est un exemple de la façon dont l’EEG est couramment utilisé.

Il a décrit les difficultés: «Avec un système en lecture seule, la façon dont l’EEG est utilisé aujourd’hui n’est pas bonne; d’autres casques ont des fréquences d’échantillonnage lentes et ne sont pas assez précis pour une interface en temps réel. Les meilleurs BCI sont dans un laboratoire, connectés à des électrodes humides – c’est salissant, c’est vraiment un non-démarreur. Alors, comment pouvons-nous reproduire cela avec des électrodes sèches et passives? Nous essayons de résoudre des problèmes d’ingénierie très difficiles ici. »

Les limites, d’après Forsland et ses collègues, ne concernaient pas tant l’EEG lui-même que la manière dont il était réalisé. Ce type de surveillance cérébrale est destiné au diagnostic et à l’étude, pas à la rétroaction en temps réel. Ce serait comme emmener un tracteur à une course de dragsters. Non seulement les EEG fonctionnent souvent avec une vérification lente et approfondie de plusieurs régions du cerveau qui peuvent durer plusieurs secondes, mais le signal qu’il produit est analysé par des méthodes statistiques datées. Cognixion a donc commencé par remettre en question les deux pratiques.

Améliorer la vitesse du scan est plus compliqué que d’overclocker les capteurs ou quelque chose du genre. L’activité cérébrale doit être déduite en collectant une certaine quantité de données. Mais ces données sont collectées passivement, alors Forsland a essayé d’y introduire un élément actif: une stimulation électrique rythmique qui est en quelque sorte reflétée par la région du cerveau, mais légèrement modifiée en fonction de son état – presque comme une écholocation.

Le casque de surveillance cérébrale de Cognixion permet une communication fluide pour les personnes gravement handicapées – TechCrunch

Le casque Cognixion One avec ses bornes EEG sèches visibles.

Ils détectent ces signaux avec un ensemble personnalisé de six canaux EEG dans la zone du cortex visuel (vers le haut et autour de l’arrière de votre tête) et utilisent un modèle d’apprentissage automatique pour interpréter les données entrantes. Exécuter un réseau neuronal convolutif localement sur un iPhone – ce qui n’était pas vraiment possible il y a quelques années – le système peut non seulement émettre un signal en peu de temps, mais aussi faire des prédictions précises, ce qui permet des interactions plus rapides et plus fluides.

Le résultat est une latence inférieure à la seconde avec une précision de 95 à 100% dans un casque sans fil alimenté par un téléphone mobile. «La vitesse, la précision et la fiabilité atteignent des niveaux commerciaux – nous pouvons égaler le meilleur de sa catégorie du paradigme actuel des EEG», a déclaré Forsland.

Le Dr William Goldie, un neurologue clinicien qui a utilisé et étudié les EEG et d’autres techniques de surveillance cérébrale pendant des décennies (et qui a volontairement aidé Cognixion à développer et tester le casque), a offert une évaluation positive de la technologie.

«Il est absolument prouvé que l’activité des ondes cérébrales répond aux schémas de pensée de manière prévisible», a-t-il noté. Ce type de stimulation et de réponse a été étudié il y a des années. «C’était fascinant, mais à l’époque, c’était en quelque sorte dans le monde de la magie mystérieuse. Maintenant, il refait surface avec ces techniques spéciales et l’informatisation que nous avons ces jours-ci. Pour moi, c’est un domaine qui s’ouvre d’une manière qui, à mon avis, pourrait être extrêmement efficace sur le plan clinique.

BCI, rencontrez UI

La première chose que m’a dit Forsland a été: «Nous sommes une société d’interface utilisateur». Et en effet, même un tel pas en avant dans les interfaces neuronales, comme il l’a décrit plus tard, ne signifie pas grand-chose s’il ne peut pas être appliqué au problème en question: aider les personnes atteintes de troubles moteurs sévères à s’exprimer rapidement et facilement.

Triste à dire, il n’est pas difficile d’imaginer améliorer la «concurrence», des choses comme les tubes à soufflage et les interrupteurs qui permettent aux utilisateurs de déplacer laborieusement un curseur vers la droite, un peu plus à droite, vers le haut, un peu plus vers le haut, puis cliquez sur: une lettre! La détection du regard est bien sûr une grande amélioration par rapport à cela, mais ce n’est pas toujours une option (les yeux ne fonctionnent pas toujours aussi bien qu’on le souhaiterait) et les meilleures solutions de suivi oculaire (comme une tablette Tobii Dynavox) ne sont pas portables.

Pourquoi ces interfaces ne devraient-elles pas être aussi modernes et fluides que les autres? L’équipe a décidé de créer une interface utilisateur en tenant compte de cela et des capacités de leur EEG de nouvelle génération.

Le casque de surveillance cérébrale de Cognixion permet une communication fluide pour les personnes gravement handicapées – TechCrunch

Crédits d’image: Cognixion

Leur solution prend des éléments de l’ancien paradigme et les combine avec des assistants virtuels modernes et une conception radiale qui donne la priorité aux réponses rapides et aux besoins communs. Tout cela fonctionne dans une application sur un iPhone, dont l’affichage se reflète dans une visière, agissant comme un HUD et un écran orienté vers l’extérieur.

À portée de main, pour ne pas dire une seule pensée, mais au moins un moment de concentration ou une inclinaison de la tête, se trouvent les questions et réponses de tous les jours – oui, non, merci, etc. Ensuite, il y a des créneaux dans lesquels placer un discours préparé – des noms , commandes de menu, etc. Et puis il y a un clavier avec prédiction au niveau des mots et des phrases qui permet d’insérer des mots courants sans les épeler.

«Nous avons testé le système avec des personnes qui comptent sur des commutateurs, qui peuvent prendre 30 minutes pour faire 2 sélections. Nous avons mis le casque sur une personne atteinte de paralysie cérébrale, et elle a tapé notre nom et a lancé le jeu en 2 minutes », a déclaré Forsland. «C’était ridicule, tout le monde pleurait.»

Goldie a noté qu’il y a une sorte de courbe d’apprentissage. «Quand je l’ai mis, j’ai trouvé qu’il reconnaissait les modèles et les suivait, mais cela m’enseignait aussi en quelque sorte des modèles. Vous entraînez le système et vous formez – c’est une boucle de rétroaction. »

“Je peux être la personne la plus bruyante de la pièce”

Une personne qui l’a trouvé extrêmement utile est Chris Benedict, DJ, conférencier et défenseur des personnes handicapées, lui-même atteint de paralysie cérébrale dyskinétique. Cela limite ses mouvements et sa capacité à parler, mais ne l’empêche pas de faire tourner des enregistrements (numériques) lors de divers engagements, ou d’expliquer son expérience avec le casque One de Cognixion par e-mail. (Et vous pouvez le voir le démontrer en personne dans la vidéo ci-dessus.)

Le casque de surveillance cérébrale de Cognixion permet une communication fluide pour les personnes gravement handicapées – TechCrunch

Crédits d’image: Cognixion

«Même si ce n’est pas un outil dont j’aurais besoin tout le temps, il m’aide à communiquer», m’a-t-il dit. «Surtout quand j’ai besoin de répondre rapidement ou que je me trouve dans un endroit bruyant, ce qui arrive souvent lorsque vous êtes DJ. Si je le porte avec un haut-parleur Bluetooth, je peux être la personne la plus bruyante de la pièce. ” (Il a toujours un haut-parleur sous la main, car “on ne sait jamais quand on pourrait avoir besoin de musique.”)

Les avantages offerts par le casque donnent une idée de ce qui manque à la technologie d’assistance existante (et de ce que beaucoup de gens tiennent pour acquis).

«Je peux l’utiliser pour communiquer, mais en même temps, je peux établir un contact visuel avec la personne à qui je parle, grâce à la visière. Je n’ai pas à regarder un écran entre moi et quelqu’un d’autre. Cela m’aide vraiment à me connecter avec les gens », a expliqué Benedict.

«Comme il s’agit d’un casque, je n’ai pas à me soucier d’entrer et de sortir des lieux, il n’y a pas de volume supplémentaire ajouté à ma chaise que je dois craindre d’être endommagé dans une porte. Le casque est également équilibré, donc il ne fait pas pencher ma tête en arrière ou en avant ou alourdir mon cou », at-il poursuivi. «Lorsque je l’ai configuré pour l’utiliser la première fois, il m’a fait calibrer, et il a mesuré mon amplitude de mouvement personnelle afin que le clavier et les choix s’adaptent à l’écran spécifiquement pour moi. Il peut également être recalibré à tout moment, ce qui est important car tous les jours mon amplitude de mouvement n’est pas la même.

Alexa, qui a été extrêmement utile aux personnes souffrant de divers handicaps en raison de son faible coût et de sa large gamme d’appareils compatibles, fait également partie de l’interface Cognixion, ce que Benedict apprécie, ayant lui-même adopté le système pour la maison intelligente et à d’autres fins. «Avec d’autres systèmes, ce n’est pas quelque chose que vous pouvez faire, ou si c’est une option, c’est vraiment compliqué», dit-il.

Prochaines étapes

Comme le démontre Benedict, il y a des personnes pour qui un appareil comme celui de Cognixion a beaucoup de sens, et on espère qu’il fera partie de l’écosystème nécessairement diversifié de la technologie d’assistance.

Forsland a déclaré que la société travaillait en étroite collaboration avec la communauté, des utilisateurs aux conseillers cliniques comme Goldie et d’autres spécialistes, comme les orthophonistes, pour rendre le casque One aussi performant que possible. Mais l’obstacle, comme avec tant d’appareils de cette classe, est de savoir comment le mettre réellement sur la tête des gens – financièrement et logistiquement parlant.

Cognixion demande l’autorisation de la FDA pour obtenir le coût du casque – qui, alimenté par un téléphone, n’est pas aussi élevé qu’il le serait avec un écran et un processeur intégrés – couvert par une assurance. Mais entre-temps, l’entreprise travaille avec des laboratoires cliniques et d’entreprise qui font des recherches neurologiques et psychologiques. Endroits où vous pourriez trouver une configuration EEG ordinaire et encombrante, en d’autres termes.

La société a levé des fonds et en recherche davantage (le développement de matériel et les activités médicales ne sont pas bon marché), et a également collecté un certain nombre de subventions.

Le casque One peut être encore à quelques années d’une utilisation plus large (la FDA n’est jamais pressée), mais cela laisse le temps à l’entreprise d’affiner l’appareil et d’inclure de nouvelles avancées. Contrairement à de nombreux autres appareils d’assistance, par exemple un commutateur ou un joystick, celui-ci est en grande partie limité par le logiciel, ce qui signifie que de meilleurs algorithmes et le travail de l’interface utilisateur l’amélioreront considérablement. Alors que beaucoup attendent que des entreprises comme Neuralink créent une interface cerveau-ordinateur pour l’ère moderne, Cognixion l’a déjà fait pour un groupe de personnes qui ont beaucoup plus à y gagner.

Vous pouvez en savoir plus sur le casque Cognixion One et vous inscrire pour recevoir les dernières informations sur son site ici.



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