Interface cerveau-ordinateur de type SSSEP


Résumé

Dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur (ou BCI, pour Brain-Computer Interface), l'approche dite "SSSEP" (Steady State Somatosensory Evoked Potentials) est encore peu étudiée. Elle se base sur les potentiels évoqués somatosensoriels à l'état stable. Autrement dit, on cherche à détecter dans les ondes cérébrales que l'on enregistre grâce à un EEG (électroencéphalographie) des informations permettant de détecter une activité cérébrale du patient en réponse à une stimulation émise sur une partie du corps de ce patient (vibration sous le doigt ou le poignet par exemple). Cette proposition de stage de recherche consiste à étudier les SSSEP afin d'apporter des nouvelles possibilités d'interaction grâce à ce type de BCI.

Mots clés : Interfaces cerveau-ordinateur, SSSEP, EEG, OpenVIBE, Arduino
Équipe/Entité concernée : BCI
Stage déjà affecté

Encadrement

  • José Rouillard (mail)
  • François Cabestaing (mail)

Prérequis

  • Envie de découvrir les BCI
  • Vouloir contribuer à la palliation de handicaps
  • Etre motivé sérieux et travailleur

Localisation

Laboratoire CRIStAL
Université de Lille
Bât P2
Campus de Villeneuve d'Ascq

Contexte

L'équipe BCI (Brain-Computer Interface) de l'axe IIC (Interactions et Intelligence Collective) du laboratoire CRIStAL (UMR 9189 CNRS), est une équipe de recherche spécialisée dans l'étude des interfaces Cerveau-Ordinateur. Nous considérons les BCI comme des outils efficaces de réhabilitation et/ou d’assistance pour des patients lourdement handicapés (cible principale de nos travaux).
Les recherches récentes menées dans l'équipe portent notamment sur des BCI dites hybrides (cf. thèse de doctorat d'Alban Duprès).

Problématique

Le développement de BCIs fait appel à des compétences spécifiques sur plusieurs champs théoriques : traitement du signal spatio-temporel, fusion multicapteur, classification de données, programmation sous contraintes et interaction homme-machine par le biais d’interfaces multimodales.
Une manière d'interagir, encore relativement peu étudiée en BCI, consiste à s’intéresser aux SSSEP (Steady State Somatosensory Evoked Potentials) pour donner à l'utilisateur une possibilité d'interaction en fonction d'une information sensorimotrice perçue. On peut ainsi stimuler des parties du corps de l'utilisateur (mains, pieds, doigts, poignets...), par vibration à des fréquences données et chercher à retrouver une réponse à ces stimuli au sein de l'activité cérébrale enregistrée sur le patient, pour agir sur le monde physique ou virtuel (diriger un personnage, piloter un fauteuil roulant, etc.).

Travail à effectuer

1 : Prendre en main les outils de développement BCI utilisés dans l'équipe (OpenVIBE, Unity, C#, Python, Arduino...)
2 : Faire un état de l'art concernant les SSSEP employés dans la littérature (fréquences choisies, matériel utilisé, électrodes sélectionnées, logiciel utilisé, résultats obtenus, etc.)
3 : Reproduire une interface cerveau-ordinateur SSSEP, telle que présentée dans la littérature, et rendre compte des meilleurs facteurs de reproductibilité constatés, notamment en terme de fréquence choisie et de localisation des électrodes.

Bibliographie

DUPRES, A., Interface cerveau-machine hybride pour pallier le handicap causé par la myopathie de Duchenne, thèse de doctorat, Lille, 2016.

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