Ces interfaces cerveau-machine bootées à l'IA redonnent la voix à deux femmes

Perdre la parole à la suite d'une maladie ou d'une lésion cérébrale conduit bien souvent à l'isolement des personnes souffrant de cette affection. Pour qu'elles puissent à nouveau exprimer leurs pensées, leurs émotions et leurs besoins, les scientifiques planchent depuis longtemps sur des implantsimplants cérébraux combinés à de puissantes IAIA. Deux études récentes ont ainsi permis de redonner la voix à deux femmes. L'une est paralysée à la suite d'un accident vasculaire cérébralaccident vasculaire cérébral, quand l'autre souffre d'une maladie neurodégénérativemaladie neurodégénérative progressive.

Ainsi, aux États-Unis, avec la solution des chercheurs de l'UC San Francisco (UCSF) et de l'UC Berkeley, la femme victime d'un AVC a pu s'exprimer via un avatar virtuel. Les algorithmes de l'IA employée viennent transformer les signaux cérébraux en parole et en expressions faciales. Pour cela, les scientifiques ont implanté un mince rectangle de 253 électrodesélectrodes sur la surface de son cerveaucerveau sur les zones critiques liées à la parole. Ce sont ces mêmes zones qui auraient animé les muscles des lèvres, de la langue, de la mâchoire et de la boîte vocale sans cet AVC. Ces électrodes sont reliées par un câble à des ordinateurs. Il a fallu que la patiente collabore avec les chercheurs afin d'entraîner les algorithmes d'IA à reconnaître ses signaux cérébraux uniques.

C'est ainsi que durant des semaines, elle a dû répéter différentes phrases avec une base de 1 024 mots. Pour l'IA, il ne s'agissait pas de reconnaître des mots entiers, mais plutôt de les déterminer par rapport à moins de 39 phonèmesphonèmes. Il a fallu ainsi concevoir un système de synthèse vocale constitué à partir de vieux enregistrements audio de la voix de la patiente. Le procédé est capable de décoder un large vocabulaire et de le transformer en texte à une vitessevitesse de 78 mots par minute, avec un taux d'erreur de 25 %. C'est presque deux fois moins que la vitesse de conversation naturelle, mais c'est déjà un énorme progrès pour cette femme qui peut désormais communiquer avec son mari. Les chercheurs travaillent maintenant à la création d'une version sans fil de cette interface cerveau-machine.

Ann a été victime d’un AVC la privant de la parole. Des électrodes ont été implantées dans son cerveau, puis connectées à l'ordinateur qui, grâce à une IA, traduit le mouvement de ses lèvres et sa tentative de parole en mots prononcés via un avatar. © Noé Berger, UCSF

Prédire des mots à partir de phonèmes

Dans l'autre cas, le laboratoire de Stanford Medicine, est parvenu à retranscrire sous forme de textes, l'activité cérébrale d'une femme souffrant d'une lourde maladie neurologiquemaladie neurologique dégénérative. Cette patiente de 68 ans reste capable de formuler des instructions pour générer des phonèmes. Pour les exploiter, les chercheurs de Stanford Medicine ont implanté deux minuscules réseaux de capteurscapteurs à la surface du cerveau de la patiente. Ils se trouvent dans deux régions distinctes de production de la parole. Chacun de ces réseaux dispose de 64 électrodes. Elles se connectent au cortexcortex cérébral avec une profondeur de 3,5 millimètres.

Là encore, l'IA a été entraînée afin de distinguer les nuances de l'activité cérébrale émises autour de la formulation de 39 phonèmes. À l'issue de 25 séances durant lesquelles ont été répétés 260 à 480 phrases, le système a été capable de reconstituer les mots associés à ces phonèmes. Le taux d'erreur a été limité à 9,1 % sur une cinquantaine de mots. Ce taux a augmenté à 23,8 % pour 125 000 mots. La vitesse de conversion était dans ce cas de 62 mots par minute.

Dans ces deux situations, si les procédés sont prometteurs, ils restent, pour le moment, malheureusement limités à l'environnement d'un laboratoire, mais c'est déjà un énorme progrès !