Elle était capitaine de l'équipe de tennis de son lycée et une vétéran de la pratique. Il avait quatre ans d'expérience dans le tennis dans des espaces académiques et tout semblait conspirer pour ce moment précis. C'est qu'Amanda Studnicki , étudiante diplômée de l' Université de Floride (UF) faisait partie d'une enquête scientifique qui la plaçait comme l'un des sujets d'étude.
Pendant des semaines, Studnicki a servi et affronté des dizaines de joueurs sur un court de tennis de table. Ses adversaires portaient des chapeaux avec des électrodes sortant de leur tête qui étaient également attachées à un sac à dos. L'adversaire changeait : elle ou une machine de service de balle. Mais au-delà d'un simple jeu, l'objectif était autre : comprendre comment notre cerveau réagit aux sollicitations intenses d'un sport à haute vitesse comme le tennis de table.
De plus, on a cherché à analyser quelles sont les différences lorsque l' adversaire est une machine . La réponse était catégorique : le cerveau des joueurs réagissait très différemment entre les adversaires humains et mécaniques.
Face à une machine lance-balles , les cerveaux des joueurs s'emballaient dans l'attente du prochain service . Alors qu'avec les signes évidents qu'un adversaire humain était sur le point de servir, leurs neurones bourdonnaient à l'unisson, apparemment confiants dans leur prochain mouvement.
Les résultats, qui ont été publiés dans eNeuro , ont des implications pour l'entraînement sportif, suggérant que les adversaires humains offrent un réalisme qui ne peut être remplacé par des machines. Pendant ce temps, à mesure que les robots deviennent plus courants et sophistiqués, comprendre la réponse de notre cerveau pourrait aider à rendre nos compagnons artificiels plus spontanés, selon un communiqué de presse publié par l'Université.
Les robots sont de plus en plus omniprésents. Il y a des entreprises comme Boston Dynamics qui en construisent qui peuvent interagir avec les humains et d'autres entreprises qui produisent des robots de bien-être qui aident les personnes âgées. Les humains qui interagissent avec les robots seront différents de ceux qui interagissent avec d'autres personnes. Notre objectif à long terme est d'essayer de comprendre comment le cerveau réagit à ces différences.
Notre laboratoire étudie depuis longtemps la réponse du cerveau aux signaux visuels et aux tâches motrices, comme la marche et la course. Mais dans la dernière fois, il a cherché à se mettre à jour pour étudier une action complexe et rapide . C'est à cette époque que Studnicki, fort de son expérience du tennis, rejoint le groupe de recherche.
Le laboratoire a donc décidé que le tennis était le sport idéal pour répondre à ces questions . Mais les mouvements importants, en particulier les services aériens élevés, se sont avérés être un obstacle à la nouvelle technologie.
Nous avons donc littéralement réduit les choses au tennis de table et posé les mêmes questions que nous avions auparavant pour les courts. Mais les mouvements plus petits du tennis de table devaient encore être compensés, c'est pourquoi 120 électrodes ont été placées sur une casquette de scanner cérébral typique, chacune supplémentaire permettant de contrôler les mouvements rapides de la tête lors d'un match de tennis de table. .
Avec toutes ces électrodes scannant l'activité cérébrale des joueurs, ils ont pu se syntoniser sur la région du cerveau qui convertit les informations sensorielles en mouvement. Cette zone est connue sous le nom de cortex pariéto-occipital. Studnicki a détaillé que cette région du cerveau "prend tous vos sens (visuel, vestibulaire, auditif) et fournit des informations sur la façon de créer votre plan moteur".
«Il a été beaucoup étudié pour des tâches simples, comme atteindre et saisir, mais ils sont tous stationnaires. Nous voulions comprendre comment fonctionnent des mouvements complexes, comme suivre une balle dans l'espace et l'intercepter, et le tennis de table était parfait pour cela », a déclaré le chercheur et joueur de tennis. L'étape suivante consistait à évaluer des dizaines d'heures de jeu contre Studnicki et la machine à balles.
Lorsqu'ils jouaient contre un autre humain , les neurones des joueurs fonctionnaient à l'unisson , comme s'ils parlaient tous le même langage. En revanche, lorsque les joueurs faisaient face à une machine à drainer le ballon, les neurones de leur cerveau n'étaient pas alignés les uns avec les autres . Dans le monde des neurosciences, ce défaut d'alignement est connu sous le nom de « désynchronisation », c'est-à-dire de « modification de l'activité bioélectrique synchrone d'un ensemble d'éléments nerveux ».
Si nous avons 100 000 personnes dans un stade de football et qu'elles applaudissent toutes ensemble, c'est comme une synchronisation dans le cerveau, qui est un signe que l'organe est détendu. Si nous avons ces mêmes 100 000 personnes mais qu'elles parlent toutes à leurs amis, elles sont occupées mais désynchronisées. Dans de nombreux cas, cela indique que le cerveau fait beaucoup de calculs au lieu de rester assis et de ne rien faire.
Cette situation pourrait être liée au fait que le cerveau des joueurs était si actif en attendant les services robotiques, car la machine ne donne pas d'indices sur ce qu'elle va faire ensuite. Ce qui est clair, c'est que notre cerveau traite ces deux expériences très différemment , ce qui suggère que s'entraîner avec une machine pourrait ne pas offrir la même expérience que de jouer contre un véritable adversaire.
"Je vois toujours beaucoup de valeur dans la pratique avec une machine. Je pense qu'ils vont évoluer au cours des 10 à 20 prochaines années, et nous pourrions voir des comportements plus naturels pour que les joueurs s'entraînent", a conclu Studnicki.
*Daniel Ferris, co-auteur de l'article et professeur de génie biomédical à l'Université de Floride, États-Unis.
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