- Un nouveau système suit les ondes cérébrales pour fournir un système de rétroaction qui peut aider les gens à améliorer leur cognition et leur productivité.
- Les auteurs de l’étude envisagent d’utiliser des stimuli sûrs et non invasifs pour encourager les états cérébraux souhaités.
- L’étude a révélé qu’écouter de la musique et boire du café peut induire des niveaux plus élevés de puissance de la bande bêta dans les ondes cérébrales.
De nombreux scientifiques espèrent que l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle (IA) fourniront un jour des outils avec lesquels nous pourrons améliorer notre sentiment de bien-être et nos performances cognitives dans nos vies et au travail.
Dans cette optique, une nouvelle étude de la Tandon School of Engineering de NYU décrit son algorithme MINDWATCH, qui capture de manière non invasive les données sur l’état du cerveau.
MINDWATCH analyse l’activité cérébrale d’une personne à partir de données collectées par un appareil portable au poignet et à partir d’un bandeau.
Dans l’étude, les chercheurs ont provoqué différents états cérébraux en utilisant ce qu’ils appellent des « actionneurs sûrs ». Ceux-ci comprenaient des sons, des goûts et des odeurs.
L’étude a étudié la promotion de l’activité des ondes cérébrales de la «bande bêta» associée à des performances cognitives optimales à l’aide d’actionneurs sûrs.
Les chercheurs ont découvert qu’écouter de la musique et boire du café étaient tous deux liés à une plus forte activité des bandes bêta. Ils ont également testé le parfum, qui réduisait la puissance de la bande bêta par rapport à la ligne de base, mais augmentait les niveaux de performance dans d’autres tests cognitifs.
L’une des découvertes intéressantes de l’étude est que la musique générée par l’IA produit des signaux de bande bêta plus forts que la musique produite traditionnellement.
L’étude est publiée dans
Sommaire
Activité et concentration de la bande bêta
Les tensions électriques oscillant continuellement dans le cerveau sont appelées ondes cérébrales. Il existe cinq taux ou « fréquences » reconnus, auxquels ils oscillent de leur tension la plus basse à la plus élevée :
- ondes de bande gamma – oscillent à une fréquence supérieure à 35 Hertz (Hz), soit plus de 35 fois par seconde. Des recherches antérieures associent les ondes gamma à l’acte mental de concentration.
- ondes de bande bêta – oscillent de 12 à 35 Hz. Ce groupe a été lié à l’anxiété, à l’attention et à l’activité mentale.
- ondes de bande alpha – ont une fréquence de 8 à 12 Hz et sont liées à l’attention passive et à la relaxation.
- ondes de bande thêta – ont une fréquence de 4 à 8 Hz et sont associées à une grande relaxation, avec une concentration tournée vers l’intérieur.
- ondes de bande delta – se produisent pendant le sommeil et ont une fréquence de 0,5 à 4 Hz.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont trouvé des relations de formes différentes entre la puissance de la bande bêta et les performances chez différents individus.
Chez un participant, la relation était linéaire, avec une puissance de bande bêta plus élevée associée à des performances plus élevées. Cependant, chez un autre participant, la relation était en forme de U inversé, ce qui signifie qu’une puissance modérée de la bande bêta était associée à une performance maximale pour eux. Les auteurs ont souligné que ces résultats montrent la nécessité d’une compréhension individualisée des modèles d’ondes cérébrales d’une personne pour interpréter les résultats.
L’impact de la musique, du café et du parfum
Allant plus loin, les auteurs de l’étude ont exposé les participants à trois actionneurs sûrs : la musique, le café et le parfum.
Les chercheurs ont découvert que l’écoute de musique de divers genres produisait une augmentation constante de l’activité de la bande bêta, la musique produite par l’IA entraînant l’effet le plus fort.
Boire du café a également entraîné une augmentation significative des signaux dans la bande bêta, tandis que l’odeur du parfum a fait chuter la puissance de la bande bêta, mais a amélioré les performances dans d’autres mesures.
Tester les effets de la musique de l’IA sur le cerveau
Le succès de l’étude avec la musique produite par l’IA montre qu’un actionneur sûr tel que la musique peut être optimisé pour augmenter l’activité de la bande bêta.
« Dans cette recherche, nous avons utilisé des réseaux de neurones d’apprentissage en profondeur pour composer de la nouvelle musique basée sur la musique préférée de chaque individu », a déclaré le Dr Hamid Fekri Azgomi, auteur principal du papierr.
« Notre approche consistait à exposer les sujets à des morceaux de musique renommés et apaisants pour évaluer leurs penchants personnels », a-t-il déclaré. Nouvelles médicales aujourd’hui.
Les participants ont été invités à identifier leurs préférences à l’aide d’exemples tirés de trois ensembles de données musicales : la musique classique, y compris des œuvres de Ludwig van Beethoven, Johann Sebastian Bach et Frédéric François Chopin ; « musique fantastique », y compris la musique de jeux vidéo tels que Final Fantasy et Mario; et le jazz, qui présentait des chansons de Frank Sinatra et d’autres artistes de jazz.
Comment fonctionne MINDWATCH
L’auteur principal, le Dr Rose T. Faghih, a expliqué que la technologie MINDWATCH permet aux appareils portables de fonctionner comme des interfaces cerveau-ordinateur. L’objectif est de « décoder les états cérébraux internes d’excitation et de performance cognitives, ce qui permet de suivre et d’améliorer ces états cognitifs pour les applications de la vie quotidienne ».
Selon le Dr Faghih, « les activations du système nerveux autonome entraînent des microvariations dans l’activité de la sueur, ce qui entraîne des changements dans la conductance électrique de la peau qui peuvent être mesurés à l’aide de certains appareils portables ».
Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé des bracelets Empatica E4 et des bandeaux Muse pour capturer et observer les ondes cérébrales des participants.
Le Dr Faghih a déclaré qu’ils espéraient que ce moyen non invasif de surveiller l’activité des ondes cérébrales pourrait un jour offrir « une amélioration personnalisée du bien-être cognitif et des performances dans divers contextes grâce à des moyens non invasifs ».
Le Dr Faghih a déclaré que d’autres activations sûres à l’étude sont des stimuli visuels apaisants – peut-être des images de paysages paisibles – la méditation, des vibrations douces ou un retour haptique, des technologies de réalité virtuelle et des expériences de robot thérapeutique PARO.
Le double objectif de MINDWATCH
« MINDWATCH vise à permettre à terme une régulation en temps réel de l’éveil cognitif et des états de performance pour améliorer l’humeur et les performances de manière personnalisée, adaptative et robuste », a déclaré le Dr Faghih.
En outre, les chercheurs espèrent que leur système « comblera le vide existant du manque d’ensembles de données accessibles au public » à utiliser par l’apprentissage automatique.
Bien que cette étude se concentre sur les résultats de la bande bêta, a déclaré le Dr Azgomi, « notre vaste ensemble de données peut permettre à d’autres chercheurs de mener des recherches futures sur d’autres caractéristiques importantes ».
« Ces connaissances inexploitées ont le potentiel d’enrichir notre compréhension de la neurophysiologie humaine, offrant une compréhension plus holistique de la dynamique cognitive. »
— Dr Hamid Fekri Azgomi
