Quantifier les interactions humaines dans le monde réel
La plupart des interactions sociales se font par le biais de mouvements coordonnés en temps et en espace réels. Cependant, la recherche sur les processus neuronaux et physiologiques qui sous-tendent le comportement social a longtemps été limitée par la technologie restreinte des laboratoires et les limitations des outils d’analyse.
L’EEG à la rescousse
Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet EMBRACE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) s’est proposé de développer un système d’électroencéphalogramme (EEG) mobile permettant d’étudier les interactions entre les personnes en temps réel. Le consortium comprenait une équipe interdisciplinaire d’ingénieurs biomédicaux, d’informaticiens, de neuroscientifiques et de psychologues qui ont travaillé en étroite collaboration avec des partenaires commerciaux pour atteindre les objectifs du projet. Contrairement aux systèmes EEG traditionnels à base de gel, la solution EMBRACE incorpore des électrodes «fleurs sèches»(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), ainsi nommées en raison de leur disposition en forme de pétales. Ces électrodes ont été conçues pour maintenir la qualité du signal et le confort durant des expériences pouvant durer jusqu’à trois heures. Des broches flexibles améliorent la pénétration dans les cheveux et augmentent la surface de contact de l’électrode avec la peau, réduisant ainsi l’impédance et améliorant la stabilité du signal. La disposition des broches améliore le confort de port en répartissant uniformément la pression. Outre les nouveaux matériaux qui améliorent la durabilité mécanique et les performances à long terme, ces caractéristiques permettent de fournir un suivi du cerveau pendant les tâches impliquant des mouvements intensifs. «Ces innovations ont ouvert la voie à l’étude des interactions humaines d’une manière beaucoup plus naturelle qu’auparavant, améliorant ainsi les neurosciences sociales», déclare Silvia Comani, coordinatrice du projet.
Synchronisation avec d’autres dispositifs
L’une des principales innovations d’EMBRACE est la possibilité de synchroniser en temps réel plusieurs systèmes d’enregistrement indépendants. L’équipe a capturé simultanément l’activité cérébrale, les signaux cardiaques et pulmonaires, l’activité musculaire et la cinématique du corps entier de deux participants en interaction. Au total, dix flux de données neurales, physiologiques et de mouvement(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ont été enregistrés et alignés avec une haute précision temporelle. Pour ce faire, l’équipe a réduit le nombre d’appareils synchronisés grâce à un judicieux regroupement. Les dispositifs étaient connectés via une unité de contrôle centralisée, ce qui permettait la distribution sans fil des données, le contrôle continu et l’alignement. «À notre connaissance, nous avons été les premiers à développer une installation multimodale aussi complexe», souligne Silvia Comani.
Étudier les interactions sociales en temps réel
Les nouvelles technologies ont été validées lors d’expériences en temps réel et en face à face(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Les participants ont pris part à des tâches coopératives et compétitives telles que le tennis de table, ce qui a permis aux chercheurs d’observer la coordination naturelle entre deux individus. Marilisa Cortesi précise: «Pour étudier le cerveau social, l’unité fondamentale d’analyse devrait être la dyade ou le groupe impliqué dans l’interaction.» Le projet a enregistré les données multimodales de 36 dyades, générant un ensemble de données unique en libre accès. L’analyse continue de ces informations fournira d’importantes informations neuronales, cognitives, comportementales et sociales sur le comportement dans le monde réel. Des approches fondées sur l’intelligence artificielle aideront également à définir les mécanismes qui sous-tendent l’interaction sociale.
Prochaines étapes et applications
En permettant l’enregistrement sans fil et à haute résolution des signaux du cerveau et du corps lors d’interactions réelles, EMBRACE a franchi une étape importante dans l’étude du cerveau social en mouvement plutôt qu’isolé. Parallèlement, son cadre hautement collaboratif a renforcé les capacités de recherche et établi un réseau européen durable reliant le monde universitaire et l’industrie. Les champs d’application immédiats sont notamment les prothèses intelligentes, les interfaces cerveau-ordinateur et les neurosciences sportives. D’autres perfectionnements technologiques devraient permettre d’élargir la gamme des utilisations potentielles du système EMBRACE.
