Comment mesurons-nous l'activité des ondes cérébrales ?

Donc, vous voulez en savoir plus sur ce qui se passe dans votre cerveau, n'est-ce pas ? Eh bien, contrairement à vos yeux, vos oreilles, vos jambes et vos bras, nous ne pouvons pas voir ce qui se passe à l'intérieur de votre cerveau à tout moment. Que pouvons-nous alors utiliser pour visualiser l'activité dans votre cerveau ?

Comme vous l'avez peut-être déjà appris, des signaux électriques sont constamment émis dans votre cerveau 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, tous les jours de l'année. Les milliards de neurones à l'intérieur de votre cerveau développent suffisamment d'activité électrique pour être mesurée par des capteurs spéciaux que les chercheurs peuvent placer sur votre cuir chevelu. Aucune chirurgie folle ou technologie de film de science-fiction requise ! Tout comme votre téléphone portable peut détecter la quantité d'énergie contenue dans sa batterie, nous pouvons utiliser ces capteurs pour détecter la force de l'activité électrique à l'intérieur de votre cerveau.

Cette technologie s'appelle l'électroencéphalographie, ou quelque chose de beaucoup plus facile à dire, l'EEG. L'EEG est un système consistant à placer des capteurs appelés électrodes à différents endroits de votre tête qui mesurent ces signaux électriques en constante évolution. L'EEG est une technique de mesure biomédicale utilisée par les chercheurs, les médecins, les scientifiques de l'interface cerveau-ordinateur et les amateurs pour observer et évaluer l'activité cérébrale des patients et des partenaires de recherche. Vous êtes en passe de devenir un expert de l'interface cerveau-ordinateur en commençant par l'EEG !

Avant que vous n'ayez à demander, aucun EEG ne peut lire votre esprit et aucun EEG ne "choquera votre cerveau". Ce que l'EEG peut faire, c'est mesurer comment de très grands groupes de neurones dans votre cerveau agissent. En mesurant cette activité et en la comparant à certaines connaissances scientifiques que nous apprendrons, nous pourrons porter des jugements sur votre état mental. Il s'agit notamment de mesurer votre degré de concentration, votre degré de détente et d'autres découvertes intéressantes.

Attendez EEG? Je pensais qu'on apprenait BCI ?

Oui, l'EEG est l'un des moyens les plus simples de construire un système d'interface cerveau-ordinateur ! Pour développer l'un de ces systèmes, vous devez avoir un appareil qui collecte des informations du cerveau, un autre appareil qui analyse ces informations et enfin, un troisième appareil qui fait quelque chose avec les informations.

La technologie EEG existe depuis environ 100 ans. Si vous avez déjà vu des photos d'une personne portant un casque avec de nombreux fils connectés à une machine à l'hôpital, il s'agissait probablement d'un appareil EEG. Heureusement, la technologie s'est beaucoup améliorée au fil des décennies et une grande partie de ces mêmes informations peuvent être mesurées grâce à l'appareil que vous avez sur la tête.

Ce que vous voyez dans votre lecture "Raw EEG" sont les signaux que les capteurs de votre casque détectent et qui ont été transformés en ondes. Les pointes de ces lignes forment les blocs de construction des 4 autres graphiques qui se trouvent sur votre interface NeuroMaker Connect. Nous en apprendrons beaucoup plus sur ceux-ci à l'avenir, alors restez à l'écoute !

Alors, que puis-je voir avec mes données en ce moment ?

N'oubliez pas que l'EEG mesure l'activité électrique détectée par les capteurs de votre bandeau Focus1. Tout ce qui crée un signal électrique sera détecté. Ceci est généralement destiné à être les neurones qui se déclenchent à l'intérieur de votre cerveau, mais d'autres choses peuvent également être capturées dans ces capteurs. Croyez-le ou non, ces capteurs sont suffisamment sensibles pour capter les signaux électriques provenant des fils à l'intérieur de votre maison.

Bien que nous étudierons principalement les signaux provenant de votre cerveau dans le programme NeuroMaker BCI, il existe également d'autres signaux électriques que vous pouvez capter de votre tête avec votre bandeau. Chaque fois que vous bougez un muscle de votre corps, un petit signal électrique voyage à travers le système nerveux vers des neurones spéciaux connectés à vos muscles qui peuvent être détectés. Par conséquent, chaque fois que vous fléchissez les muscles de votre front, bougez vos sourcils de haut en bas, clignez des yeux ou bougez tout autre muscle de votre tête, vous générez des signaux électriques que votre bandeau Focus1 peut détecter !

Ces signaux musculaires sont appelés artefacts. Les artefacts sont des signaux enregistrés et affichés sur le tracé EEG brut, mais sont liés au mouvement du sujet, et non à l'activité électrique du cerveau. Bien que nous allons passer beaucoup de temps dans NeuroMaker BCI à essayer de supprimer ces signaux de nos données, ils sont actuellement un excellent moyen de visualiser l'activité en temps réel provenant de votre tête en ce moment.

L'un des artefacts EEG les plus faciles à observer et à recréer sont les artefacts EEG clignotants. Si vous clignez des yeux, vous pouvez voir apparaître des pointes de forte amplitude dans le tracé EEG brut. Essayez-le et voyez si vous pouvez détecter un artefact en direct grâce à vos données !

Le rôle des signaux EEG bruts

Les signaux de clignement des yeux ou de mouvement des sourcils que vous avez vus dans votre graphique linéaire NeuroMaker Connect sont probablement un peu difficiles à distinguer. La principale raison derrière cela est qu'il y a BEAUCOUP d'activité mesurée par les électrodes de votre bandeau. En fait, des centaines de données appelées échantillons sont enregistrées et vous sont présentées sur votre interface BCI Connect chaque seconde. L'utilisation de données brutes seules est très, très difficile, voire impossible, pour un humain à visualiser et à donner un sens à tout problème significatif de BCI ou de neurosciences que nous voulons résoudre.

Bien que la visualisation de ces données avec l'œil humain seconde par seconde ne soit pas très utile, un ordinateur n'aura aucun problème à analyser ces signaux et à leur donner un sens pour nous. Grâce au programme NeuroMaker BCI, nous allons apprendre étape par étape les neurosciences, la programmation, l'apprentissage automatique et d'autres outils nécessaires pour transformer ces données complexes en systèmes que nous pouvons comprendre. Nous ne voulons pas vous empêcher de sauter tout de suite là-dedans, à travers et avons déjà assemblé trois algorithmes préparés différents que vous pouvez utiliser dès maintenant.

Les données EEG brutes sont filtrées et traitées pour générer les ondes cérébrales, le niveau d'attention et les données de méditation affichées dans le reste du logiciel BCI Connect. Vous pouvez considérer les données EEG brutes comme les blocs de construction de toutes les autres données sur votre écran. Derrière chacun des autres graphiques linéaires et à barres de votre logiciel, il y a des milliers de calculs chaque seconde transformant les données EEG brutes en une attention, une méditation, un alpha et d'autres tracés. En tant qu'étudiant BCI, ce sera votre aventure en prenant ces données EEG brutes et en déverrouillant les informations qu'elles contiennent.