Notes

Neurofeedback (NFB) =
biofeedback EEG
 
BCI =
Brain-Computer Interface
 
 
 

 

 
 BCI ou Neurofeedback ? Neurofeedback ou BCI ?
 
Quels critères permettent de classer une application dans la catégorie neurofeedback plutôt que BCI, ou l'inverse ? Éléments de réponse...

• Il n'est pas toujours facile de faire la différence et de choisir la bonne catégorie pour classer des applications. Ainsi, il n'est pas rare de constater dans des publications ou sur des forums français, que le neurofeedback est vu comme étant le simple fait d'observer le fonctionnement du cerveau par l'EEG ou est confondu avec des applications de BCI ! Tristes constatations. C'est la raison pour laquelle j'ai souhaité rédiger cette page.
 
• Sur cette autre page, j'ai indiqué brièvement les similitudes et différences entre biofeedback/neurofeedback et BCI, plus particulièrement sur les buts ou objectifs. Je voudrais maintenant aller un peu plus loin sur ces questions, principalement sur l'aspect des moyens utilisées.
 
• En effet, les différences ou similitudes au niveau des "outils" utilisés peuvent être très subtiles. C'est à l'aide d'exemples basiques que je vais tenter de clarifier les choses. Précision importante, seule l'activité cérébrale (par l'EEG généralement) est impliquée dans les BCI et le neurofeedback. Sachez cependant que l'acquisition d'autres signaux (EMG, EDG, HRV...) peuvent se révéler utiles, par exemple dans le traitement de certaines pathologies, ou en complément des signaux EEG pour certaines recherches dans le domaine des BCI.
Sans entrer dans les détails, il faut tout de même préciser que dans les BCI on distingue l'utilisation de signaux provenant directement de terminaisons nerveuses (électrodes placées au niveau d'un moignon par exemple) et l'utilisation de signaux provenent directement du cerveau (électrodes placées sur le scalp).
 
• Avant toute utilisation ou application, que ce soit pour le neurofeedback ou les BCI, des algorithmes et protocoles sont nécessaires. Ils sont mis au point en fonction des objectifs à réaliser par l'utilisateur (client, patient...).
 
Maintenant, imaginons que le feedback soit une sphère qui se déplace sur un écran, donc un objet virtuel :
 
1 - en neurofeedback, il pourrait s'agir de maintenir cette sphère en haut de l'écran, pour travailler par exemple sur la concentration, la focalisation de l'attention. Le feedback des rythmes cérébraux en corrélation avec cet état mental sera représenté par l'animation de l'objet à l'écran, et plus la sphère se maintiendra en haut, plus les résultats seront positifs.
2 - en BCI, il s'agira par exemple de déplacer la sphère à droite puis à gauche par des tâches mentales (imagination de mouvements des pieds ou des mains). Le feedback de l'activité cérébrale, en relation avec les aires du cerveau entrant en fonction, sera donc représenté par le déplacement de l'objet à l'écran. Si la tâche mentale consiste à déplacer la sphère à droite et que celle-ci va à droite, c'est gagné.
 
- Dans les 2 situations, un objet virtuel se déplace. Pourtant, nous avons bien une application de neurofeedback et une de BCI.
 
Cette fois, imaginons que l'objet soit bien réel :
 
1 - en neurofeedback, il s'agira par exemple de faire avancer un petit train électrique ou une voiture. Des exemples avec BRAINDRYVR CASCADE et BRAINTRACK (infos sur le site du Dr Swingle pour le premier ici et infos sur le site de BrainMaster pour le second ici et vidéos sur Youtube ici). Le feedback peut aussi être rendu par une peluche (feedback vibrotactile)...
Le fait que l'objet avance montre que l'objectif est réalisé mais ce n'est qu'un moyen facilitant la réalisation d'une tâche mentale (concentration par exemple), par l'utilisation d'une activité ludique.
2 - en BCI, il s'agira de déplacer un robot ou un fauteuil roulant ou à activer une prothèse, par des représentations mentales.
 
- Dans les 2 situations, un objet réel est mis en mouvement. Pourtant, là encore, nous avons bien une application de neurofeedback et une de BCI.
 
En A et B, les objectifs sont différents mais les outils similaires ou presque, et un feedback est nécessaire.

> Démonstration schématique <

Ce qui existe déjà...
 
BIOFEEDBACK - En médecine, psychiatrie, psychologie ou rééducation, le biofeedback (neurofeedback compris) utilise depuis longtemps un "feedback" sous la forme d'animations, parfois très sophistiquées. Sur ce site ou sur mon autre site, vous trouverez de nombreux liens ainsi que la description de plusieurs systèmes. Les différents logiciels peuvent aussi être très ludiques. Le logiciel le plus incroyable est certainement Wild Divine.
Les applications sont nombreuses : traitement des TDAH, gestion du stress, amélioration des performances, entrainement à la cohérence cardiaque, etc.
• On peut noter que le feedback des animations multimédias, ou les jeux, utilisent les signaux EDG (GSR) et ECG (surtout HRV) ou EMG (en rééducation musculaire). Les systèmes (technologies) à vocation essentiellement ludique, donc destinés uniquement au jeu, mais utilisant l'activité cérébrale (par l'EEG) pour fonctionner, sont encore peu nombreux et d'une efficacité à relativiser.
• On peut hésiter à classer quelques technologies dans une catégorie : BCI ou neurofeedback ? Ainsi, celle où 2 personnes s'affrontent à une table pour déplacer une balle pourrait être dans la catégorie BCI. Mais, dans la mesure où il s'agit (ou s'agirait) de produire de l'alpha en étant relaxé pour gagner, ce jeu doit (devrait) donc se ranger dans la catégorie neurofeedback.
• En revanche, un jeu dans lequel il faudrait déplacer une balle en imaginant un mouvement entrerait dans la catégorie BCI.
 
- Les BCIs, dès l'origine, étaient destinées à venir en aide aux personnes handicapées. Les objectifs des BCI visent tous (sauf erreur de ma part) à obtenir le déplacement d'objets ou à actionner des "machines". En effet, on sait que l'action de bouger un bras ou une jambe mobilise les mêmes zones du cerveau que le fait d'imaginer de bouger un bras ou une jambe.
Depuis quelques années, on cherche à utiliser les BCI dans le domaine des jeux, mais cela demande encore des recherches avant d'obtenir de bons résultats...
- En biofeedback EEG (ou neurofeedback), le déplacement d'objets n'est qu'une animation servant de feedback, un moyen (éventuellement ludique) facilitant les exercices. Cependant, quand le déplacement d'un objet est l'objectif unique (cas de certains jeux), il ne s'agira pas d'imaginer un mouvement des mains ou des pieds comme en BCI, mais de faire en sorte de produire de l'alpha en étant le plus relaxé possible, si cet état est le paramètre nécessaire pour gagner...
 
En conclusion, à la question : BCI ou Neurofeedback ?
Ce qui est déterminant pour classer une application ou une technologie dans la catégorie BCI plutôt que NFB, ce sont à la fois les objectifs et les activités mentales mises en œuvre pour y parvenir. D'ailleurs, les protocoles et les algorithmes utilisés sont bien différents.
- Si le but est de provoquer le déplacement d'un objet, le déclenchement d'une "machine" ou l'activation d'une prothèse, par une tâche mentale en relation avec cette action, on est dans une application de type BCI. Le feedback correspond donc précisément à l'action recherchée.
- Si le but est d'agir sur soi, sur un comportement ou le fonctionnement d'un organe, par des techniques psychocorporelles, on est dans une application de type biofeedback ou neurofeedback (biofeedback EEG). Le feedback n'est alors qu'une représentation des objectifs souhaités.

Brain-Computer Interface + Biofeedback/Neurofeedback ou les BCI
comme outil thérapeutique. Des recherches tentent des rapprochements entre BCI et BFB/NFB dans certains domaines. Par exemple, des applications visant à solliciter une aire cérébrale devenue "défectueuse" (après AVC ou traumatisme) combinent des protocoles du biofeedback avec ceux des BCI...
 
Paragraphe ajouté le 06/12/2015
Le neurofeedback est né dans les années 1960 tandis que les BCIs ont été démontrées en 1964 par Grey Walter et le terme BCI a été utilisé pour la première fois dans les années 1970 par Jacques Vidal.
Cependant, l'année de départ des BCIs peut varier si l'on tient compte du contrôle d'un objet par l'utilisation des signaux du cerveau sur l'activité d'un muscle ou bien directement, sans passer par une activité musculaire...
Des chercheurs se posent maintenant la question de savoir si les protocoles, ou plutôt les stratégies cognitives utilisées en neurofeedback pourraient servir, après avoir été adaptées, dans le domaine des BCIs...
 
Ici encore, ces rapprochements montrent bien les différences entre BCI et BFB/NFB, différences qui ne sont pas souvent faites pas les nombreuses personnes qui s'intéressent de plus en plus aux BCI. D'ailleurs, j'en profite pour signaler que dans tous les ouvrages anglais cités en bibliographie, il n'est jamais question de BCI. Et à l'inverse, dans les ouvrages portant sur les BCI, les termes biofeedback et neurofeedback sont généralement absents (ou simplement mentionnés), sauf si un chapitre aborde justement ces travaux de rapprochements.

NOTE - Avant la rédaction de cette page, je n'ai trouvé aucune publication (en anglais ou en français) cherchant à faire clairement la distinction entre neurofeedback et interfaces cerveau-ordinateur.
Si vous avez trouvé quelque chose, merci de me contacter afin de m'indiquer le lien vers cette info ou ce fichier. Par ailleurs, si vous avez des arguments convaincants, j'accepterais volontiers de rectifier cette page ou d'y apporter des précisions supplémentaires...

Supplément du 2 mars 2013
Après quelques retouches sur cette page et la précédente, voici des infos complémentaires ou redondantes.
• Une BCI utilise l'EEG comme source d'information et répond à une définition assez précise. Il existe aussi des BCIs dites hybrides associant EEG et EMG par exemple. De même, le neurofeedback utilise l'EEG comme source d'information et répond à une définition assez précise. Il existe cependant des systèmes utilisant l'EEG mais qui ne respectent pas les principes fondamentaux du neurofeedback. En France, pour ne rien arranger, on a en plus tendance à tout mélanger, et l'emploie du terme neurofeedback est trop souvent confondu avec le nom anglais/américain "Brain-Computer Interface" ou sa traduction française « interface cerveau-ordinateur » !
• Dans le domaine des jeux (en tant que loisirs ou activités ludiques et non pas thérapeutiques), il est actuellement plus facile d'utiliser les principes du neurofeedback que celui des BCIs. Ainsi, pour contrôler un jeu vidéo ou faire bouger un objet, c'est la production plus ou moins importante d'alpha ou de bêta qui permettra de gagner. Il semble en revanche plus sérieux (comme c'est le cas généralement) de recourir aux principes des BCIs dans le domaine du handicap. Pour illustrer mes propos de manière un peu caricaturale, prenons l'exemple de la conduite d'un fauteuil roulant par l'EEG. Sachant qu'une production d'alpha sera plus importante en étant le plus détendu possible et avec les yeux fermés, je vous laisse imaginer la suite pour la conduite du fauteuil. De plus, dans cet exemple, les limites du NFB seront rapidement atteintes quand il s'agira d'aller dans les quatre directions. Il est donc préférable, dans ce domaine, de chercher à améliorer l'acquisition des signaux au niveau du cortex moteur par le principe des BCIs. Mais dans les années à venir, une combinaison NFB et BCI sera peut-être la solution ?
• Attention avec certains systèmes, vendus pour des BCIs, qui trompent le grand public ou les novices dans ce domaine en prétendant trop souvent utiliser l'EEG alors que ce sont principalement les contractions des muscles du visage qui permettent d'agir sur le déroulement d'un jeu vidéo ou le déplacement d'un objet !...
 

 

 
© J-L Drouet   -:-   22 avril 2012