Une nouvelle technique crée des images à partir de l'activité cérébrale des perceptions
Des neuroscientifiques de l'Université de Toronto à Scarborough ont mis au point une technique d'imagerie qui permet de reconstruire des images de ce que les gens perçoivent en fonction de leur activité cérébrale recueillies par EEG.
Plus précisément, la nouvelle méthode est capable de reconstruire numériquement des images vues par des sujets de test sur la base de données d'électroencéphalographie (EEG).
«Quand nous voyons quelque chose, notre cerveau crée une perception mentale, qui est essentiellement une impression mentale de cette chose. Nous avons pu capturer cette perception à l’aide de l’EEG pour obtenir une illustration directe de ce qui se passe dans le cerveau au cours de ce processus », explique Dan Nemrodov, stagiaire postdoctoral dans le laboratoire d’Adrian Nestor.
Pour l'étude, les sujets testés raccordés à un équipement EEG ont vu des images de visages. Leur activité cérébrale a été enregistrée puis utilisée pour recréer numériquement l'image dans l'esprit du sujet à l'aide d'une technique basée sur des algorithmes d'apprentissage automatique.
Ce n’est pas la première fois que des chercheurs ont pu reconstruire des images basées sur des stimuli visuels à l’aide de techniques de neuroimagerie, car des investigations antérieures ont reconstruit des images faciales à partir d’une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cette nouvelle recherche, cependant, est la première à utiliser les données EEG.
Alors que des techniques comme l'IRMf - qui mesure l'activité cérébrale en détectant les changements dans le flux sanguin - peuvent saisir des détails plus fins sur ce qui se passe dans des zones spécifiques du cerveau, l'EEG a un plus grand potentiel pratique étant donné qu'il est plus courant, portable et peu coûteux en comparaison.
L'EEG a également une plus grande résolution temporelle, ce qui signifie qu'il peut mesurer en détail comment un percept se développe dans le temps jusqu'à quelques millisecondes, explique Nemrodov.
«L'IRMf capture l'activité à l'échelle de temps en secondes, mais l'EEG capture l'activité à l'échelle de la milliseconde. Ainsi, nous pouvons voir avec des détails très précis comment la perception d'un visage se développe dans notre cerveau grâce à l'EEG », dit-il. En fait, les chercheurs ont pu estimer qu'il fallait à notre cerveau environ 170 millisecondes (0,17 seconde) pour former une bonne représentation d'un visage que nous voyons.
Cette étude confirme que l'EEG a un potentiel pour ce type de reconstruction d'image note Nemrodov, ce que de nombreux chercheurs doutaient d'être possible étant donné ses limites apparentes. L’utilisation des données EEG pour la reconstruction d’images présente un grand potentiel théorique et pratique d’un point de vue neurotechnologique, d’autant plus qu’elles sont relativement peu coûteuses et portables.
En ce qui concerne les prochaines étapes, des travaux sont actuellement en cours pour tester comment la reconstruction d'image basée sur des données EEG pourrait être réalisée à l'aide de la mémoire et appliquée à une plus large gamme d'objets au-delà des visages. Mais elle pourrait également avoir des applications cliniques de grande envergure.
«Cela pourrait fournir un moyen de communication pour les personnes incapables de communiquer verbalement. Cela pourrait non seulement produire une reconstruction neuronale de ce qu'une personne perçoit, mais aussi de ce qu'elle se souvient et imagine, de ce qu'elle veut exprimer », explique le professeur adjoint Adrian Nestor.
«Il pourrait également avoir des utilisations médico-légales pour l'application de la loi en recueillant des informations de témoins oculaires sur des suspects potentiels plutôt que de s'appuyer sur des descriptions verbales fournies à un dessinateur.»
La recherche, qui sera publiée dans la revue eNeuro, a été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et par une bourse de nouveau chercheur Connaught.
"Ce qui est vraiment excitant, c'est que nous ne reconstruisons pas des carrés et des triangles, mais des images réelles du visage d'une personne, et cela implique beaucoup de détails visuels fins", ajoute Nestor.
«Le fait que nous puissions reconstruire ce que quelqu'un vit visuellement en fonction de son activité cérébrale ouvre de nombreuses possibilités. Il dévoile le contenu subjectif de notre esprit et fournit un moyen d'accéder, d'explorer et de partager le contenu de notre perception, de notre mémoire et de notre imagination.
Source: Université de Toronto
