Mind-Mirror : visualiser l'activité cérébrale en réalité augmentée

Fruit de la collaboration entre Inria, l’IRISA (Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires) et l’INSA de Rennes, le dispositif Mind Mirror combine, pour la première fois, des méthodes de réalité augmentée et d’électroencéphalographie (EEG) en temps réel.

Le dispositif Mind Mirror

L’équipement Mind Mirror se compose d’un casque EEG , d’une caméra 3D et d’un écran recouvert d’un film semi-argenté qui joue le rôle d’un miroir.

L’utilisateur est équipé du casque EEG utilisant des électrodes situées à la surface du crâne pour capter et enregistrer l’activité électrique émise par le cerveau. L’activité du cerveau ainsi captée est reconstruite en temps réel pour être projetée sur un « cerveau virtuel » affiché sur l’écran-miroir au niveau de la tête de l’utilisateur ou utilisatrice.

La caméra 3D permet de suivre la position de la tête afin que le cerveau virtuel soit parfaitement superposé, avec un effet de transparence, au niveau du crâne de l’utilisateur ou utilisatrice. L’effet de réalité augmentée est alors saisissant : dans le miroir l’utilisateur ou utilisatrice peut voir son cerveau en action dans son crâne !

Plusieurs représentations graphiques ou analyses de l’activité cérébrale peuvent être utilisées :

• une cartographie colorée de l’activité électrique à la surface du cerveau (par exemple, les pics d’activité sont représentés en rouge) ;
• une représentation volumique qui reconstruit l’activité à l’intérieur même du cerveau (avec des pixels 3D) ;
• une classification de l’activité cérébrale en temps réel qui permet à l’utilisateur ou utilisatrice de voir s’il ou elle est concentré (en rouge) ou bien détendu (en bleu).

Le Mind mirror, à quoi ça sert ? Des premiers résultats très prometteurs

Les chercheurs ont pu tester et comparer l’utilisation du Mind Mirror  à des dispositifs plus classiques de visualisation d’activité cérébrale, au cours d’une tâche où les sujets devaient apprendre à contrôler leur activité cérébrale de concentration/relaxation. Ils ont ainsi observé que le dispositif permettait d’apprendre efficacement à contrôler son activité cérébrale, tout en proposant une visualisation plus innovante et plus originale particulièrement saluée par les participants.

Les perspectives de développement du Mind Mirror sont multiples. Les chercheurs et chercheuses d'Inria souhaitent tester de nouvelles représentations graphiques du cerveau, ou encore de nouvelles configurations matérielles (nouveaux outils de tracking, caméra 3D low cost, smartphones, etc.)

À moyen terme, les chercheurs et chercheuses souhaitent également tester les multiples usages du Mind Mirror. Les applications sont en effet très nombreuses :

• 
  applications ludiques ou de divertissement : il s’agit d’une nouvelle expérience utilisateur/trice unique !
• applications de visualisation pour la science et l’éducation (mieux comprendre et appréhender le fonctionnement ou la topographie cérébrale) ;
• applications médicales pour le diagnostic ou le neurofeedback.

Améliorer le neurofeedback

La piste du neurofeedback est actuellement très prometteuse et est envisagée pour soigner des pathologies variées comme par exemple les troubles de l’attention, du sommeil, les acouphènes ou bien encore les déficits moteurs issus d’accidents vasculaires cérébraux.

Le neurofeedback considère l’activité électrique du cerveau comme un ensemble de "muscles" que l’on peut entraîner et développer à partir du moment où l’on dispose d’un retour (feedback ) et donc d’une boucle d’apprentissage.

Deux nouvelles possibilités sont proposées par le Mind Mirror qui pourraient permettre d’améliorer le neurofeedback : pouvoir voir une représentation de l’ensemble de son cerveau en action ; pouvoir voir son activité cérébrale à l’intérieur de sa propre tête. Les chercheurs  et chercheuses font donc l’hypothèse que l’information visuelle enrichie du Mind Mirror permettra aux patientes et patients de mieux apprendre à contrôler leur activité cérébrale dans une boucle de neurofeebdack .