PiEEG est un appareil pour un lecteur abordable mais précis de biosignaux cérébraux
Ildar Rakhmatulin , chercheur à l'Imperial College au Royaume-Uni, a mis au point un dispositif qui transforme un Raspberry Pi en interface cerveau-ordinateur.
Ce dispositif, appelé PiEEG, est un module complémentaire qui se connecte au Raspberry Pi. À l'instar d'autres appareils d'électroencéphalographie (EEG), d'électromyographie (EMG) et d'électrocardiographie (ECG), le PiEEG serait capable de mesurer les signaux électriques du cerveau et, de plus, d'interpréter les données reçues.
Selon Rakhmatulin , ce projet a vu le jour suite à son constat de l' intérêt croissant porté aux neurosciences au fil des ans. Dans un premier temps, Rakhmatulin a inventé une petite interface cerveau-ordinateur portable. D'après la description du chercheur, cet appareil EEG compact, de forme circulaire et d'un rayon de seulement 25 mm, permettait une utilisation quotidienne confortable, de jour comme de nuit.
Les données recueillies par l'appareil étaient transmises à un serveur personnel via le protocole TCP/IP, permettant un fonctionnement sans fil et une bonne liberté de mouvement pour l'utilisateur. Ce premier modèle intégrait également un système de réduction du bruit afin d'améliorer la précision d'enregistrement, avec un niveau de bruit d'entrée maximal inférieur à 0,35 μV.
Après la phase de conception , le coût total de ce premier modèle était d'environ 350 $ pour 24 électrodes . Cependant, la pénurie de puces survenue entre 2020 et 2021 a considérablement augmenté le coût du dispositif. Ne souhaitant pas abandonner son projet, le chercheur a décidé de commercialiser une seconde version de son interface cerveau-ordinateur, cette fois-ci basée sur un Raspberry Pi, permettant un fonctionnement sans fil et une liberté de mouvement appréciable pour l'utilisateur.
Le choix du Raspberry Pi s'explique par le fait que, selon Rakhmatulin, il s'agit de l'ordinateur monocarte le plus répandu et du moyen le plus simple de s'initier aux neurosciences. Pour cette seconde version, le chercheur précise que le module peut être obtenu à partir d'un Raspberry Pi 3 ou 4, dont le prix est inférieur à 100 dollars. Il est donc peu coûteux et facile à entretenir.
Combiné avec le plugin, PiEEG coûtera entre 250$ et 350$ avec les fonctionnalités suivantes :
- Compatible avec Raspberry Pi 3 ou 4
- 8 canaux pour connecter des électrodes humides ou sèches
- Transfert de données via le protocole SPI avec une fréquence de 250 SPS à 16 kSPS et une résolution de 24 bits par canal
- Gain de signal programmable : 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24
- Capacité à mesurer l'impédance
- Rapport de rejet en mode commun CMRR : 120
- Bruit interne : 0,4 μV
- Bruit externe : 0,8 μV
- Rapport signal sur bruit (SNR): 130dB
- LED pour indication d'alimentation et indication de connexion ADS1299
- 3 broches libres pour connecter des objets externes (masse et canal Raspberry Pi)
- Les 33 broches GPIO du Raspberry Pi peuvent être utilisées pour diverses tâches, telles que la connexion de périphériques externes.
- Programmation facile avec le logiciel open source fourni pour la lecture et le traitement des données en Python, C et C++
Pour ceux qui souhaitent en faire l'acquisition, une campagne de financement participatif a récemment été lancée . La version 4 canaux du PiEEG coûte 250 $, et la version 8 canaux coûte 350 $.
Rakhmatulin et ses collaborateurs ont également publié un article démontrant sa fonctionnalité : Ils ont pu contrôler une souris jouet en clignant des yeux.
"Mais le potentiel est beaucoup plus grand et l'appareil peut être utilisé dans de nombreuses industries différentes, en fonction des désirs et des capacités de l'utilisateur", a-t-il écrit.
En effet, comme le rapporte Rakhmatulin, les signaux PiEEG peuvent être utilisés, par exemple, pour la domotique , les jeux vidéo, la robotique, la saisie de texte au clavier virtuel, voire même pour des expériences de polygraphe amateur. « L’appareil peut également servir aux passionnés d’apprentissage automatique pour créer des projets de contrôle de robots et de membres mécaniques dotés de capacités cognitives, pour la gestion du sommeil, la méditation, ou encore comme détecteur de mouvement, détecteur de mensonges, et bien plus encore », précise Rakhmatulin.
La bonne nouvelle avec ce genre de projets à faible coût est qu'ils pourraient en apprendre davantage sur le cerveau au cours des 10 prochaines années que nous n'en avons appris au cours des 50 dernières. Le problème maintenant, cependant, serait de trouver des gens qui acceptent que n'importe qui puisse connectez-vous à votre cerveau. Mais en plus, des difficultés matérielles ne peuvent être exclues. En fait, les électrodes s'usent rapidement avec le temps, ce qui pourrait augmenter le coût d'utilisation de l'appareil. De plus, il est nécessaire de trouver un moyen de maintenir ces électrodes en place pendant une longue période, ce qui n'est pas aisé lors des expériences.
Mais déjà avec la capacité de lire à moindre coût les signaux cérébraux et d'effectuer des tâches basées sur ces signaux, le débat controversé sur la conservation de la mémoire humaine sur un périphérique de stockage refait surface.
Source : https://arxiv.org