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Comment l’IA accélère les progrès des neurosciences et des implants cérébraux qui restaurent des fonctions clés

Publié le 29.05.2024
Un implant neural permet à un homme paralysé de parler en espagnol et en anglais (Illustrative Image Infobae)

En silence et avec quelques éclairs de notoriété, lorsqu'une avancée est connue chez un certain patient, la science mène une véritable révolution de l'intelligence artificielle pour restaurer les capacités cérébrales perdues ou atrophiées.

Ces dernières années et fondamentalement en 2024, de nombreux scientifiques ont progressé dans la résolution des capacités perdues chez les personnes présentant des troubles de la parole, de la mobilité, de la compréhension et d'autres fonctions cérébrales altérées.

Keith Thomas, qui vit avec la paralysie, s'est fait implanter cinq minuscules micropuces dans son cerveau, formant un élément essentiel d'un « double pontage neuronal » unique en son genre qui utilise l'intelligence artificielle pour décoder et traduire ses pensées (Matthew Libassia/Feinstein Instituts)

L'avancée scientifique a été révélée au monde entier dans un article publié dans la revue Nature Biomedical Engineering, qui identifie l'homme, un hispanophone natif qui a appris l'anglais à l'âge adulte, qui pouvait gémir et grogner mais ne pouvait pas articuler des mots clairs.

Grâce à un implant cérébral que le patient a reçu en 2019 de l'équipe du Dr Edward Chang , neurochirurgien codirecteur du Center for Prosthetics and Neural Engineering de l'Université de Californie à San Francisco (UCSF), l'homme a pu s'exprimer en anglais en 2021. Au cours de ces années, les chercheurs ont réussi à entraîner l'implant à décoder des mots dans les deux langues, sur la base de l' activité cérébrale produite lorsque le patient essayait de les articuler.

Le Dr Edward Chang, de l'Université de San Francisco en Californie, a implanté le mince rectangle d'électrodes à la surface du cerveau d'Ann pour capturer les signaux envoyés aux muscles de la parole (Illustrative Image Infobae)

Il s'agissait d'une méthode de formation à l'IA qui permet à l'implant cérébral, scientifiquement connu sous le nom de dispositif d'interface cerveau-ordinateur , de traiter les données d'une manière similaire au cerveau humain.

« Le décodage de la parole a été démontré principalement pour les monolingues , mais la moitié du monde est bilingue et chaque langue contribue à la personnalité et à la vision du monde d'une personne. Il est nécessaire de développer des décodeurs permettant aux bilingues de communiquer dans les deux langues », a expliqué le groupe de recherche de Chang dans son compte X.

Autre développement prometteur, la revue Nature a publié l'étude il y a quelques semaines. sur des implants cérébraux qui interagissent avec un programme informatique, au profit de deux Américaines ayant perdu la parole à la suite d'une sclérose latérale amyotrophique, la première, et d'un accident vasculaire cérébral , la seconde.

Ann, une femme de 47 ans, a perdu la capacité de parler après avoir subi un accident vasculaire cérébral il y a 18 ans aux États-Unis. Il a reçu un implant cérébral qui utilise l'intelligence artificielle pour communiquer (EFE/Noah Berger)

Chez ce dernier patient, les chercheurs ont inséré des réseaux de petites électrodes de silicium dans les parties du cerveau impliquées dans la parole, à quelques millimètres sous la surface.

Ils ont ensuite entraîné des algorithmes d'apprentissage profond pour reconnaître les signaux uniques dans le cerveau de la patiente alors qu'elle tentait de prononcer diverses phrases en utilisant un large vocabulaire de 125 000 mots et un petit vocabulaire de 50 mots.

L'IA décode les mots à partir des phonèmes , les sous-unités de la parole qui composent les mots prononcés. Pour le vocabulaire de 50 mots, l'interface fonctionnait 2,7 fois plus rapidement qu'une précédente interface de pointe et atteignait un taux d'erreur sur les mots de 9,1 %.

Le scientifique Frank Willett utilise un logiciel qui traduit les tentatives de parole, qui sont enregistrées par des capteurs situés dans votre cerveau, puis converties en mots sur un écran (UCSF/Steve Fisch)

Et il a ajouté : « De nombreux scientifiques font des recherches dans différents laboratoires à travers le monde , mais nous ne le savons toujours pas. Certains signaux neuronaux associés à la parole et au mouvement peuvent désormais être déchiffrés. Cependant, la question que nous devons nous poser dans l’immédiat est de savoir ce qui se passera lorsque nous pourrons déchiffrer les signaux neuronaux associés à nos sentiments, nos émotions, nos désirs. Aujourd'hui, il est possible qu'une interface cerveau-ordinateur, comme celles développées par la société Neuralink d'Elon Musk, décode ce type de pensées, ce qui ouvre une vaste gamme d'options et soulève diverses questions éthiques et juridiques que « nous devrions commencer ». y remédier le plus rapidement possible. »

Noland Arbaugh continue de progresser grâce à ses capacités neurologiques après l'implantation de la puce Neuralink (Rebecca Noble/The New York Times)

Le pouvoir des neurosciences

La puce Neuralink fonctionne pour les personnes ayant des capacités cérébrales perdues

Les progrès des neurosciences ces dernières années ont été soulignés par le Dr José Ramón Alonso, professeur de biologie cellulaire à l' Université de Salamanque et chercheur principal à l'Institut des neurosciences de Castilla y León, qu'il a expliqué dans des notes de la Fondation espagnole pour la science et la science. La technologie , l'importance de cette discipline médicale pour mieux comprendre les fonctions du cerveau.

« Nous avons beaucoup appris sur la structure du cerveau, notamment sur les très rares différences entre les cerveaux des hommes et des femmes ; la fonction cérébrale, y compris les processus de base que sont l'apprentissage, la mémoire, l'intelligence, l'attention, l'empathie et la volonté ; la maîtrise des principes essentiels de l'alphabétisation, des mathématiques, de la musique et de la sociabilité », a considéré Alonso.

L'une des techniques les plus utilisées est ce qu'on appelle l'électrocorticographie (ECoG), qui permet d'enregistrer l'activité combinée de milliers de neurones en même temps (Illustrative Image Infobae)

L'expert a précisé que les neurosciences nous aident à comprendre comment le cerveau apprend grâce à sa plasticité neuronale dans les mécanismes neuronaux inclus dans la lecture, la cognition numérique, le circuit de récompense, le langage, l'attention, la mémoire et l'intelligence, entendue comme telle comme la résolution de problèmes.

Il a également décrit l'apport d'informations sur d'autres aspects importants qui influencent la vie scolaire tels que la formation des habitudes, le travail en équipe (coopération, établissement des tours, répartition des tâches, prise en charge des responsabilités), le développement des fonctions exécutives (travail de mémoire, contrôle des impulsions). , planification) et le neurodéveloppement de la moralité (fair-play, traitement équitable, égalité et respect des différences).

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