Une image de l’expérience de la neuroprothèse vocale (ou interface cerveau-ordinateur pour la parole). On y voit le participant complètement silencieux, la bouche fermée, imaginant prononcer une syllabe. Crédit : Université de Tel Aviv
Une découverte scientifique réalisée par des chercheurs de l’Université de Tel Aviv et du Centre médical Sourasky de Tel Aviv (hôpital Ichilov) a démontré le potentiel de parole d’une personne silencieuse en utilisant uniquement le pouvoir de la pensée. Dans une expérience, un participant silencieux a imaginé prononcer une des deux syllabes. Des électrodes de profondeur implantées dans son cerveau ont transmis les signaux électriques à un ordinateur, qui a ensuite vocalisé les syllabes.
L’étude a été dirigée par le Dr Ariel Tankus de l’École des sciences médicales et de la santé de l’Université de Tel Aviv et du Centre médical Sourasky de Tel Aviv (hôpital Ichilov), ainsi que par le Dr Ido Strauss de l’École des sciences médicales et de la santé de l’Université de Tel Aviv et directeur de l’unité de neurochirurgie fonctionnelle de l’hôpital Ichilov.
Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Neurochirurgie. Ces résultats offrent l’espoir de permettre aux personnes complètement paralysées – en raison de maladies telles que la SLA, un accident vasculaire cérébral ou une lésion cérébrale – de retrouver la capacité de parler volontairement.
« Le patient étudié est un épileptique qui a été hospitalisé pour subir une résection du foyer épileptique dans son cerveau », explique le Dr Tankus. « Pour ce faire, il faut bien sûr localiser le point focal, qui est la source du « court-circuit » qui envoie de puissantes ondes électriques à travers le cerveau.
« Cette situation concerne un sous-ensemble plus restreint de patients épileptiques qui ne répondent pas bien aux médicaments et nécessitent une intervention neurochirurgicale, et un sous-ensemble encore plus restreint de patients épileptiques dont le foyer suspecté est situé profondément dans le cerveau, plutôt qu’à la surface du cortex. Pour identifier l’emplacement exact, des électrodes doivent être implantées dans les structures profondes de leur cerveau. Ils sont ensuite hospitalisés, en attendant la prochaine crise.
« En cas de crise, les électrodes indiquent aux neurologues et aux neurochirurgiens où se situe le foyer, ce qui leur permet d’opérer avec précision. D’un point de vue scientifique, cela offre une occasion rare d’avoir un aperçu des profondeurs d’un cerveau humain vivant. Heureusement, le patient épileptique hospitalisé à Ichilov a accepté de participer à l’expérience, qui pourrait finalement aider les personnes complètement paralysées à s’exprimer à nouveau grâce à la parole artificielle. »
Dans la première étape de l’expérience, les chercheurs de l’Université de Tel Aviv ont demandé au patient de prononcer à voix haute deux syllabes : /a/ et /e/, après avoir implanté les électrodes de profondeur dans son cerveau. Ils ont enregistré l’activité cérébrale du patient pendant qu’il prononçait ces sons. Grâce à l’apprentissage profond et à l’apprentissage automatique, les chercheurs ont formé des modèles d’intelligence artificielle à identifier les cellules cérébrales spécifiques dont l’activité électrique indiquait le désir de prononcer /a/ ou /e/.
Une fois que l’ordinateur a appris à reconnaître le schéma d’activité électrique associé à ces deux syllabes dans le cerveau du patient, on lui a demandé d’imaginer qu’il prononçait /a/ et /e/. L’ordinateur a ensuite traduit les signaux électriques et a joué les sons préenregistrés de /a/ ou /e/ en conséquence.
« Mon domaine de recherche porte sur l’encodage et le décodage de la parole, c’est-à-dire sur la manière dont les cellules cérébrales individuelles participent au processus de la parole : la production de la parole, l’audition de la parole et l’imagination de la parole, ou “parler en silence” », explique le Dr Tankus.
« Dans cette expérience, nous avons pu, pour la première fois dans l’histoire, relier les parties du discours à l’activité de cellules individuelles des régions du cerveau que nous avons enregistrées. Cela nous a permis de distinguer les signaux électriques qui représentent les sons /a/ et /e/. Pour l’instant, notre recherche porte sur deux éléments constitutifs du discours, deux syllabes.
« Bien sûr, notre ambition est d’arriver à parler complètement, mais deux syllabes différentes suffisent à permettre à une personne totalement paralysée de dire « oui » et « non ». Par exemple, il sera possible à l’avenir d’entraîner un ordinateur pour un patient atteint de SLA aux premiers stades de la maladie, alors qu’il est encore capable de parler. L’ordinateur apprendrait à reconnaître les signaux électriques dans le cerveau du patient, ce qui lui permettrait d’interpréter ces signaux même après que le patient ait perdu la capacité de bouger ses muscles. Et ce n’est qu’un exemple. »
« Notre étude constitue une étape importante vers le développement d’une interface cerveau-ordinateur capable de remplacer les voies de contrôle du cerveau pour la production de la parole, permettant ainsi aux individus complètement paralysés de communiquer à nouveau volontairement avec leur environnement. »
Plus d’information:
Ariel Tankus et al, Une neuroprothèse de la parole dans le lobe frontal et l’hippocampe : décodage de l’activité à haute fréquence en phonèmes, Neurochirurgie (2024). DOI: 10.1227/neu.0000000000003068
Fourni par l’Université de Tel-Aviv
Citation:Des chercheurs parviennent à permettre à un patient de « parler » en utilisant uniquement le pouvoir de la pensée (2024, 16 juillet) récupéré le 16 juillet 2024 à partir de
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