Les interfaces cerveau-ordinateur. 2 , Technologie et applications

Résumé

Présentation des BCI (Brain Computer Interface) du point de vue des utilisateurs finaux et des praticiens, avec les domaines d'application cliniques et non cliniques, une plate-forme BCI avec son équipement matériel et logiciel, et le logiciel OpenViBE. Aborde les problèmes sociétaux en termes d'éthique et d'acceptabilité. ©Electre 2016

Contributeur(s)
Éditeur(s)
- Iste éditions
Date
- cop. 2016
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (336 p.) : ill. en coul., graph.; ; 24 cm
Collections
- Sciences cognitives
Sujet(s)
- Interfaces neuronales directes
ISBN
- 978-1-78405-148-8
Indice
- 681.71 Intelligence artificielle et machines logiques
Quatrième de couverture
- Les interfaces cerveau-ordinateur (Brain-Computer Interfaces, BCI) sont des dispositifs qui mesurent l'activité cérébrale et la convertissent en messages ou commandes, offrant ainsi de nombreuses possibilités d'investigation.
  Ce second volume, Technologie et applications, permet d'appréhender le potentiel mais également les limites des BCI. Il présente leur utilisation dans différents domaines tels que les jeux vidéo, les neurosciences cognitives, le diagnostic de troubles de la conscience ou encore l'autonomie des personnes handicapées. Illustré d'exemples fonctionnant avec le logiciel libre OpenViBE, il aborde tous les aspects techniques de mise en place d'une BCI, que ce soit du point de vue matériel ou logiciel. Les enjeux sociétaux de ces nouvelles technologies sont également exposés.
  Les notions essentielles développées dans cet ouvrage sont accessibles à toute personne s'intéressant aux interfaces cerveau-ordinateur. Des parcours thématiques proposent d'approfondir plus en détail les connaissances par discipline.
Tables des matières
- - Les interfaces cerveau-orinateur 2
  - technologie et applications
  - Maureen Clerc
  - Laurent Bougrain
  - Fabien Lotte
  - iste
  - Préface
    José Del R. Millán15
  - Introduction
    Maureen Clerc, Laurent Bougrain et Fabien Lotte17
  - Première partie. Domaines d'application27
  - Chapitre 1. Interfaces cerveau-ordinateur dans les troubles de la conscience
    Jérémie Mattout, Jacques Luauté, Julien Jung et Dominique Morlet29
  - 1.1. Les états de conscience altérée : étiologies et caractéristiques cliniques30
  - 1.1.1. Du coma à l'éveil de coma30
  - 1.1.2. L'enjeu du diagnostic différentiel31
  - 1.2. Evaluation fonctionnelle de patients en états de conscience altérée (paradigmes passifs)32
  - 1.2.1. Pronostic de sortie du coma32
  - 1.2.2. Patterns fonctionnels des états post-coma34
  - 1.3. Approches avancées pour une évaluation de la conscience (paradigmes actifs)37
  - 1.4. Vers une utilisation en temps-réel de mesures fonctionnelles40
  - 1.4.1. Approches temps-réel pour la communication40
  - 1.4.2. De l'intérêt des BCI dans les troubles de conscience, en dehors de l'objectif de communication43
  - 1.5. Conclusion et perspectives43
  - 1.6. Bibliographie45
  - Chapitre 2. Applications médicales : neuroprothèses et neuroréadaptation55
  - Laurent Bougrain
  - 2.1. Les déficiences motrices56
  - 2.1.1. Les déficiences motrices d'origine cérébrale56
  - 2.1.2. Les déficiences motrices d'origine neuromusculaire56
  - 2.1.3. Les déficiences motrices d'origine neurodégénérative57
  - 2.1.4. Les déficiences motrices d'origine médullaire57
  - 2.1.5. Les déficiences motrices d'origine ostéo-articulaire57
  - 2.2. Compenser les déficiences motrices58
  - 2.2.1. Les neuroprothèses59
  - 2.2.2. La neuroréadaptation61
  - 2.3. Conclusion64
  - 2.4. Bibliographie64
  - Chapitre 3. Applications médicales des BCI pour la communication des patients67
  - François Cabestaing et Louis Mayaud
  - 3.1. Introduction67
  - 3.1.1. Communication améliorée et alternative (CAA)68
  - 3.1.2. Contrôle au niveau logique ou au niveau sémantique69
  - 3.1.3. BCI dédiées à la CAA70
  - 3.1.4. Estimation de la performance d'une BCI dédiée à la CAA71
  - 3.2. Interface réactive pour la communication72
  - 3.2.1. Interfaces visuelles72
  - 3.2.2. Stimulations auditives76
  - 3.3. Interface active pour la communication76
  - 3.3.1. Thought translation device78
  - 3.3.2. Interface BrainTree80
  - 3.4. Conclusion81
  - 3.5. Bibliographie82
  - Chapitre 4. BrainTV : révéler en temps-réel les bases neurales de la cognition humaine87
  - Jean-Philippe Lachaux
  - 4.1. Introduction et motivation87
  - 4.2. Vers une prise en compte des données à la première personne88
  - 4.3. Amener données subjectives et objectives dans un même espace : l'expérience consciente du sujet90
  - 4.4. Aspects techniques : l'apport des interfaces cerveau-ordinateur92
  - 4.5. Le système BrainTV et ses applications96
  - 4.5.1. Application de BrainTV à la recherche fondamentale97
  - 4.5.2. Applications cliniques de BrainTV99
  - 4.6. Limites de BrainTV100
  - 4.7. Extension à d'autres types d'enregistrements101
  - 4.8. Conclusion102
  - 4.9. Bibliographie102
  - Chapitre 5. BCI et jeux vidéo : état de l'art à travers le projet OpenVIBE2
    Anatole Lécuyer105
  - 5.1. Introduction105
  - 5.2. Prototypes de jeux vidéo contrôlés par une BCI107
  - 5.2.1. Jeux vidéo basés sur l'imagination de mouvement108
  - 5.2.2. Jeu vidéo basé sur le potentiel P300109
  - 5.2.3. Jeu vidéo basé sur le potentiel SSVEP110
  - 5.2.4. Jeu vidéo basé sur des tâches de concentration/relaxation111
  - 5.3. Prototypes industriels : des types de jeu potentiellement très différents112
  - 5.3.1. Jeu de divertissement classique ou casual game112
  - 5.3.2. Jeu d'entraînement cérébral ou brain trainer113
  - 5.3.3. Jeu sérieux ou serious game114
  - 5.4. Discussion115
  - 5.5. Conclusion116
  - 5.6. Bibliographie117
  - Deuxième partie. Aspects pratiques pour la mise en place de plateformes BCI119
  - Chapitre 6. Expression du besoin des patients pour les interfaces cerveau-ordinateur
    Louis Mayaud, Salvador Cabanilles et Eric Azabou121
  - 6.1. Introduction121
  - 6.1.1. Les populations de patients122
  - 6.1.2. Les interfaces existantes124
  - 6.2. Les types d'utilisateurs125
  - 6.2.1. Le besoin des patients127
  - 6.2.2. Les soignants129
  - 6.3. Traduction des besoins lors de l'utilisation des BCI130
  - 6.3.1. Les interfaces physiques de recueil de l'activité cérébrale130
  - 6.3.2. L'analyse de l'activité cérébrale132
  - 6.3.3. Les applications et interfaces utilisateurs132
  - 6.4. Conclusion133
  - 6.5. Bibliographie135
  - Chapitre 7. Les capteurs : théorie et innovation139
  - Jean-Michel Badier, Thomas Lonjaret et Pierre Leleux
  - 7.1. L'électrode d'EEG140
  - 7.1.1. Le modèle électrochimique de l'électrode141
  - 7.1.2. L'électrode en électrophysiologie141
  - 7.1.3. Caractérisation des électrodes142
  - 7.1.4. Matrices d'électrodes EEG et casques143
  - 7.2. Les enregistrements invasifs144
  - 7.2.1. Le besoin d'enregistrements invasifs144
  - 7.2.2. Electrocorticographie, ECoG144
  - 7.2.3. Stéréo-électro-encéphalographie, SEEG145
  - 7.3. La nouvelle génération de capteurs145
  - 7.3.1. Utilisation de matériaux de substrait innovants145
  - 7.3.2. Matériaux de l'interface147
  - 7.3.3. Topographie de l'interface148
  - 7.3.4. Capteurs actifs149
  - 7.4. Magnéto-encéphalographie152
  - 7.4.1. Origine des signaux152
  - 7.4.2. Instrumentation153
  - 7.5. Conclusion154
  - 7.6. Bibliographie155
  - Chapitre 8. Exigences techniques pour l'acquisition électro-encéphalographique de haute qualité159
  - Emmanuel Maby
  - 8.1. Electrodes160
  - 8.1.1. Electrodes passives160
  - 8.1.2. Electrodes actives161
  - 8.2. Montages161
  - 8.2.1. Montage monopolaire161
  - 8.2.2. Montage bipolaire162
  - 8.2.3. Electrode de masse162
  - 8.3. Amplificateurs162
  - 8.3.1. Gain163
  - 8.3.2. Amplificateur différentiel164
  - 8.4. Filtres analogiques167
  - 8.5. Conversion analogique-numérique167
  - 8.6. Synchronisation des événements avec l'EEG170
  - 8.6.1. Marquage hardware d'événements170
  - 8.6.2. Marquage logiciel d'événements172
  - 8.7. Conclusion174
  - 8.8. Bibliographie175
  - Chapitre 9. Guide pratique pour réaliser une expérimentation EEG
    Emmanuel Maby177
  - 9.1. Planification de l'étude177
  - 9.1.1. Législation et éthique177
  - 9.1.2. Critères de sélection des sujets178
  - 9.1.3. Organisation de l'expérimentation178
  - 9.2. Matériel179
  - 9.2.1. Lieu d'enregistrement179
  - 9.2.2. Système de stimulation182
  - 9.2.3. Système d'acquisition183
  - 9.3. Procédure d'expérimentation183
  - 9.3.1. Recrutement des sujets183
  - 9.3.2. Le jour de l'expérimentation avant l'arrivée du sujet184
  - 9.3.3. A l'arrivée du sujet184
  - 9.3.4. Après l'expérience188
  - 9.4. Bibliographie188
  - Troisième partie. Guide pas-à-pas pour la conception de BCI avec OpenViBE191
  - Chapitre 10. OpenViBE et les outils logiciels pour les BCI
    Jussi T. Lindgren et Anatole Lécuyer193
  - 10.1. Introduction193
  - 10.2. Utilisateurs des plateformes logicielles BCI195
  - 10.2.1. Installation196
  - 10.2.2. Entraînement196
  - 10.2.3. Contrôle d'une application196
  - 10.3. Etapes de traitement BCI197
  - 10.3.1. Acquisition des signaux198
  - 10.3.2. Traitement des signaux198
  - 10.3.3. Classification des signaux199
  - 10.3.4. Feedback199
  - 10.4. Modifier une BCI199
  - 10.5. Description des principales plateformes202
  - 10.5.1. Open ViBE202
  - 10.5.2. BCI2000205
  - 10.5.3. Plateformes basées sur Matlab206
  - 10.6. Choisir une plateforme logicielle BCI207
  - 10.7. Conclusion209
  - 10.8. Bibliographie210
  - Chapitre 11. Illustration de phénomènes électrophysiologiques avec OpenViBE211
  - Fabien Lotte et Alison Cellard
  - 11.1. Visualisation des signaux EEG bruts et des artefacts212
  - 11.1.1. Visualisation des signaux EEG bruts212
  - 11.1.2. Visualisation d'artefacts EOG et EMG213
  - 11.2. Visualisation des oscillations alpha213
  - 11.3. Visualisation du rebond beta215
  - 11.4. Visualisation des SSVEP217
  - 11.5. Conclusion219
  - Chapitre 12. Classification de signaux cérébraux avec OpenViBE221
  - Laurent Bougrain et Guillaume Serrière
  - 12.1. Introduction221
  - 12.2. Discrimination222
  - 12.2.1. Algorithmes de discrimination222
  - 12.2.2. Stratégies de discrimination224
  - 12.2.3. Illustration de la reconnaissance d'imaginations motrices225
  - 12.3. Evaluation226
  - 12.3.1. Indicateurs226
  - 12.3.2. Données de validation230
  - 12.3.3. Illustration de l'évaluation des performances232
  - 12.4. Conclusion233
  - 12.5. Bibliographie234
  - Chapitre 13. Illustration OpenViBE d'un clavier virtuel P300235
  - Nathanaël Foy, Théodore Papadopoulo et Maureen Clerc
  - 13.1. Classification des cibles/non-cibles236
  - 13.1.1. Le modèle de la moyenne236
  - 13.1.2. LDA et le problème du surapprentissage238
  - 13.1.3. Réduction de dimension par filtrage spatial xDAWN240
  - 13.2. Illustration d'un clavier virtuel P300242
  - 13.2.1. Détection d'ondes P300 avec Open ViBE242
  - 13.2.2. Mise en place d'un clavier virtuel P300245
  - 13.3. Bibliographie247
  - Chapitre 14. Applications ludiques avec OpenViBE : Brain Invaders et Use-the-Force !249
  - Anton Andreev, Alexandre Barachant, Fabien Lotte et Marco Congedo
  - 14.1. Brain Invaders249
  - 14.1.1. Résultats251
  - 14.1.2. Résultats hors ligne : le mode entraînement-test « classique »252
  - 14.1.3. Résultats hors ligne : initialisation sur plusieurs sujets252
  - 14.1.4. Résultas hors ligne : initialisation sur plusieurs sessions253
  - 14.1.5. Résultats en ligne : adaptation254
  - 14.2. Mise en oeuvre255
  - 14.2.1. Gestion des artefacts256
  - 14.2.2. Brain Invaders avec OpenViBE257
  - 14.2.3. Notes sur les problèmes techniques258
  - 14.3. Use-The-Force !259
  - 14.3.1. Le système BCI259
  - 14.3.2. Mise en oeuvre avec OpenViBE261
  - 14.3.3. Conclusion sur Use-The-Force !263
  - 14.4. Conclusion264
  - 14.5. Bibliographie264
  - Quatrième partie. Enjeux sociétaux et perspectives267
  - Chapitre 15. Questions d'éthique dans les interfaces cerveau-ordinateur269
  - Florent Bocquelet, Gaëlle Piret, Nicolas Aumonier et Blaise Yvert
  - 15.1. Introduction270
  - 15.2. L'animal272
  - 15.2.1. La lutte contre la douleur, la souffrance et l'angoisse chez l'animal272
  - 15.2.2. Réflexion sur la différence entre l'être humain et l'animal273
  - 15.2.3. L'animal n'est pas une chose273
  - 15.3. L'Homme274
  - 15.3.1. Gestion de l'espoir suscité274
  - 15.3.2. Balance bénéfices/risques275
  - 15.3.3. Consentement éclairé et implication du patient276
  - 15.3.4. Réparer versus remplacer277
  - 15.3.5. Accessibilité des BCI278
  - 15.3.6. Moduler l'activité cérébrale avec des BCI : quelles conséquences ?278
  - 15.3.7. Fiabilité et sûreté des BCI279
  - 15.3.8. Responsabilité lors de l'usage des BCI280
  - 15.4. L'espèce humaine281
  - 15.4.1. Les BCI, passerelles entre le réel et le virtuel281
  - 15.4.2. Les BCI, futurs moyens d'augmentation ?282
  - 15.4.3. Le risque du transhumanisme ?283
  - 15.4.4. Liberté et BCI284
  - 15.5. Conclusion285
  - 15.5.1. Un choix à faire285
  - 15.5.2. Besoin d'une vigilance éthique constante sur les BCI286
  - 15.6. Bibliographie287
  - Chapitre 16. Acceptation des hybrides du cerveau-machine : quelle perception de leur cerveau in vivo ?
    Bernard Andrieu295
  - 16.1. Le problème éthique295
  - 16.2. La méthode296
  - 16.3. Une éthique de l'expérimentation : Matthew Nagle, le premier patient298
  - 16.4. Le langage corporel dans la performance300
  - 16.5. Une éthique de la (re)socialisation autonome302
  - 16.5.1. Une éthique du corps vivant : le feedback sensoriel304
  - 16.6. Conclusion307
  - 16.7. Annexe (retranscriptions de verbatim vidéo)307
  - 16.8. Bibliographie312
  - Chapitre 17. Conclusion et perspectives
    Maureen Clerc, Laurent Bougrain et Fabien Lotte315
  - 17.1. Introduction315
  - 17.2. Renforcer les bases scientifiques des BCI317
  - 17.3. Rendre les BCI pratiques320
  - 17.4. Ouvrir les BCI vers d'autres domaines et applications322
  - 17.5. Se préoccuper des questions éthiques324
  - 17.6. Conclusion324
  - 17.7. Bibliographie324
  - Index329
  - Sommaire du volume 1333
Origine de la notice:
- Electre