Mots rencontrés

BCI =
Brain Computer Interface
 
en français :
 
ICO = interface
cerveau-ordinateur
 
ou
 
ICM = interface
cerveau-machine
 
 
 
RV = réalité virtuelle
 
 

 

 Biofeedback / Neurofeedback
    et les Interfaces Cerveau-Ordinateur

Sur cette page, quelques explications sur l'utilisation des signaux EEG dans
2 domaines : le neurofeedback (ou biofeedback EEG) et les Brain-Computer Interfaces (BCIs) ou interfaces cerveau-ordinateur (ou cerveau-machine).
• Définition de BCI au bas de la page.

Beaucoup de similitudes et quelques différences
 
Biofeedback et BCI
 
> Présentation agrandie <

Étape 1 :
- en [A] : acquisition des signaux EEG (sur 1 à 4 canaux), ECG, HRV, EMG, EDG, TEMP, RESP...
- en [B] : acquisition des signaux EEG uniquement (mais sur 1 à 16 canaux, voire 32 ou plus). Infos plus bas sur le nombre d'électrodes.
 
Étapes 2 et 3 :
- en [A] et [B] : encodeur et ordinateur.
 
Étape 4 :
- en [A] le feedback est représenté par des graphiques, des images, des sons, des animations multimédias. 
C'est le résultat de la contraction d'un muscle, de la variation du rythme cardiaque, d'une modification du fonctionnement cérébral, etc.
- en [B] le feedback est également représenté de la même fašon qu'en [A] mais est matérialisé, aussi et surtout, par le mouvement d'objets bien réels : mise en marche d'un robot, déplacement d'un fauteuil roulant, activation d'un interrupteur, écriture de mots, etc.
C'est le résultat uniquement d'une modification du fonctionnement cérébral.
 
Étapes 5 et 6 :
- en [A] et [B] : activité cognitive, action consciente et volontaire suite aux informations reçues en retour (feedback), conditionnement opérant ;
- en [B] : réponse à un stimulus pour quelques applications (P300 pour taper du texte par exemple), imagination d'actions ou de mouvements.
 
Similitude principale :
- en [A] et [B] : le feedback qui permet de corriger, contrôler une action ou un fonctionnement, consciemment et volontairement, en fonction du but recherché... Feedback et activité cognitive forment un tout indissociable.
 
Différences principales :
- en Biofeedback/Neurofeedback [A] le but est d'agir sur soi.
- en Neurofeedback [A], l'objectif est de modifier le fonctionnement du
  cerveau afin de traiter un problème neurologique, une psychopathologie,
  un trouble du comportement...
- en Interface Cerveau-Ordinateur [B] le but est d'agir sur un objet.
- avec les BCIs [B], l'objectif est d'envoyer une commande à un ordinateur
  (ou à une puce électronique) afin de contrôler le déplacement ou le
  fonctionnement d'un objet, ou bien encore à activer une prothèse...
 
Remarque : en neurofeedback, les applications nécessitent l'utilisation de protocoles ayant été validés par la communauté scientifique après des années de recherche et de pratique. Par ailleurs, la certification en neurofeedback (auprès de la BCIA) exige une formation solide avec des connaissances théoriques et pratiques approfondies... En France, cette méconnaissance du biofeedback EEG (ou neurofeedback) peut se constater chaque jour au travers des questions posées sur certains forums comme ceux d'OpenViBE ou d'Emotiv ! Nombreux sont les « apprentis chercheurs » qui entreprennent des recherches en BCI (ou en neurofeedback) avant même de savoir ce que c'est, comment cela fonctionne, où placer les électrodes, et avec des systèmes à moins de 300 euros !
 
• Dans le cas d'une prothèse (bras, main, jambe), on pourrait presque dire que l'on est à la fois en [A] et en [B] puisqu'il s'agit de stimuler des muscles ou des nerfs, par des activités cognitives, pour faire fonctionner un « objet » fixé sur soi. Cependant, la démarche est un peu différente.
 
• Parfois, en [A] et [B], on introduit la réalité virtuelle (pour le traitement des phobies en [A] ou pour se déplacer par la pensée en [B] dans des univers virtuels).

boucle de feedback

• Électrodes - Dans le domaine des BCI, très peu d'applications n'utilisent qu'une ou deux électrodes, le plus souvent 8 à 16 sont nécessaires (parfois plus). En effet, leur nombre est plus important dès qu'il s'agit de bouger mentalement les mains ou les pieds afin d'aller à droite ou à gauche, d'avancer, de sélectionner, etc. Certaines électrodes sont nécessaires pour permettre l'utilisation de filtres particuliers (spatiaux)...
• EEG - On peut dire, en simplifiant, qu'en neurofeedback on va chercher à augmenter ou à supprimer certains rythmes cérébraux, alors qu'en BCI on va chercher à activer des zones du cerveau en relation avec les mouvements, ou à provoquer l'apparition de l'onde P300 par un potentiel évoqué...
• Si en BCI et en neurofeedback les objectifs sont différents, c'est un principe de base qui permet l'apprentissage du contrôle et le contrôle lui-même : faire en sorte de réaliser les objectifs, fixés ou attendus, par différents exercices (de relaxation, d'attention, de concentration, d'imagination, de visualisation, etc.) suivant les situations ou domaines d'application.
• Dans ces 2 domaines (neurofeedback et BCI), les applications sont généralement médicales ou paramédicales mais peuvent aussi être ludiques (voir chap.6 et 12 sur mon autre site).
 
En France, des équipes de chercheurs réalisent un gros travail dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur et de la réalité virtuelle. Le sujet de cette page étant consacré aux interfaces cerveau-machine, voici quelques liens dans ce domaine :
 
- OpenViBE > openvibe.inria.fr
- BCI2000 > www.bci2000.org
- BCI2000 > le logiciel   le forum
- BNCI Horizon 2020 > bnci-horizon-2020.eu   27/05/2015
- Site perso > www.samuelboudet.com (avec très bonne démo sur EEG)
- The OpenEEG project > openeeg.sourceforge.net/...
- BrainBay, an OpenSource Biosignal project > www.shifz.org/brainbay/
- TOBI (Tools for Brain-Computer Interaction) www.tobi-project.org
- Online EEGLAB Workshop > sccn.ucsd.edu/...
- Formation BCI complète : ici - Toutes les vidéos : ici
 
Régulièrement, des propositions de postes sont communiquées aux personnes inscrites sur BCI2000, un site de haut niveau pour des chercheurs hautement qualifiés...
 
- Neural Systems Laboratory > neural.cs.washington.edu
- BCI Research Award > www.bci-award.com
 
- Sur mon autre site (au chap. 6) > www.biofeedback-relaxologie.info/...
 
Encodeurs pour BCI (et QEEG) :
> Brain Products   > Mitsar   > NeuroScan   > Discovery 24E   > NeXus-32
> g.tec (OpenViBE et BCI2000 compatibles)
> Emotiv EPOC  (voir aussi chap. 12 sur mon autre site)
 
Liste non limitative.
Un moteur de recherche vous fournira de nombreux liens très intéressants.

 
Définition donnée dans le remarquable ouvrage mentionné ci-dessous :
"A BCI is a system that measures CNS activity and converts it into artificial output that replaces, restores, enhances, supplements, or improves natural CNS output and thereby changes the ongoing interactions between the CNS and its external or internal environment."

livre sur BCIBrain-Computer Interfaces: Principles and Practice
Wolpaw - Oxford University Press - 2012
496 pages
 
> infos ici
 
Plusieurs ouvrages sur les BCI sont déjà disponibles, certains sont très intéressants tandis que d'autres semblent ne pas apporter grand chose. Notez qu'un ouvrage est entièrement consacré à BCI2000 (éd. Springer).
 
livre sur BCIBrain-Computer Interfaces
Revolutionizing Human-Computer Interaction
Graimann - Allison - Pfurtscheller
Éditions Springer - 2010
390 pages
 
 
 
Remarque : parmi les "scénarios" inclus dans OpenViBE, il en est un qui porte le nom de neurofeedback, terme incompatible avec l'application car il s'agit de BCI.

- Note -
Ce comparatif est très résumé et ne prend en compte que les principales caractéristiques des interfaces cerveau-ordinateur.
Pour le biofeedback et le neurofeedback, parcourez les autres pages de ce site.
Pour les Interfaces Cerveau-Machine, poursuivez vos recherches sur le Web...

 

 

 
© J-L Drouet   -:-   22 juin 2011