Des chercheurs israéliens inventent une parole artificielle alimentée par la pensée pour aider les patients paralysés

Des chercheurs de l'université de Tel-Aviv et du centre médical Sourasky de Tel-Aviv ont réalisé une percée scientifique révolutionnaire en transformant les pensées en mots, ce qui permet de parler sans l'aide de la bouche.

Cette technologie pourrait permettre aux personnes paralysées à la suite d'une lésion cérébrale, d'une attaque du tronc cérébral ou d'une sclérose latérale amyotrophique (SLA) d'articuler des mots artificiellement en utilisant uniquement le pouvoir de la pensée.

Au cours de l'expérience, un patient auquel on avait implanté des électrodes de profondeur dans le cerveau a imaginé de prononcer l'une des deux syllabes. Les électrodes ont transmis les signaux électriques à un ordinateur, qui les a ensuite vocalisés.

Les résultats du rapport ont été récemment publiés dans "Neurosurgery", la publication officielle du Congrès des chirurgiens neurologiques, sous le titre : "Une neuroprothèse vocale dans le lobe frontal et l'hippocampe : décodage de l'activité à haute fréquence en phonèmes".

L'étude a été menée par le Dr Ariel Tankus, de l'École des sciences médicales et de la santé de l'Université de Tel-Aviv (TAU) et du centre médical, en collaboration avec le Dr Ido Strauss, directeur de l'unité de neurochirurgie fonctionnelle de l'hôpital.

Le Dr Tankus a expliqué que l'expérience a démontré que la parole artificielle pouvait être articulée avec une précision de 85 %.

"Le patient de l'étude, âgé de 37 ans, est un patient épileptique qui a été hospitalisé pour subir une résection du foyer épileptique dans son cerveau", écrivent Tankus et ses collègues. "Son élocution est intacte et des électrodes de profondeur lui ont été implantées pour des raisons cliniques uniquement. Au cours de la première série d'essais, le participant a fait produire artificiellement à la neuroprothèse les différents sons de voyelles avec une précision de 85 %. Au cours des essais suivants, la performance s'est améliorée de façon constante. Nous montrons qu'une neuroprothèse entraînée à partir de données vocales manifestes peut être contrôlée silencieusement".

Après avoir implanté des électrodes de profondeur dans le cerveau du patient, on lui a demandé d'articuler deux syllabes, "a" et "e", à haute voix. Les chercheurs ont enregistré l'activité cérébrale du patient pendant qu'il prononçait les syllabes, puis ont entraîné des modèles d'intelligence artificielle à identifier les cellules cérébrales qui indiquaient le désir de dire "a" ou "e" sur la base de leur activité électrique.

Lorsque l'ordinateur a appris à reconnaître le modèle d'activité électrique dans le cerveau du patient associé aux deux syllabes, on a demandé au patient d'imaginer qu'il disait "a" et "e". Les signaux électriques émis dans son cerveau par cette imagination ont été traduits par l'ordinateur, qui a ensuite diffusé les sons préenregistrés des syllabes.

Les chercheurs israéliens ont été les premiers dans l'histoire à réaliser une telle avancée, a déclaré M. Tankus.

"Dans cette expérience, pour la première fois dans l'histoire, nous avons pu relier les parties de la parole à l'activité des cellules individuelles des régions du cerveau que nous avons enregistrées. Cela nous a permis de différencier les signaux électriques qui représentent les sons /a/ et /e/. Pour l'instant, nos recherches portent sur deux éléments constitutifs de la parole, deux syllabes. Bien sûr, notre ambition est de parvenir à un discours complet, mais même deux syllabes différentes peuvent permettre à une personne totalement paralysée de signaler "oui" et "non""", a-t-il déclaré.

À l'avenir, les chercheurs pensent qu'il sera possible d'entraîner un ordinateur à traduire les pensées en paroles dès les premiers stades de la SLA, alors que le patient peut encore parler. L'ordinateur apprendrait à identifier et à interpréter les signaux électriques dans le cerveau du patient et utiliserait ces connaissances pour exprimer les pensées du patient sous forme de discours artificiel, une fois que le patient aura perdu la capacité de parler.

"Et ce n'est qu'un exemple. Notre étude constitue une étape importante vers le développement d'une interface cerveau-ordinateur capable de remplacer les voies de contrôle du cerveau pour la production de la parole, permettant ainsi à des personnes complètement paralysées de communiquer à nouveau volontairement avec leur entourage", écrivent-ils.