Un crime est commis et il y a un témoin. Au lieu d’un dessinateur qui trace le portrait du suspect sur la base de descriptions verbales, la police connecte le témoin au matériel EEG. On demande au témoin de se représenter l'auteur et, à partir des données EEG, un visage apparaît.
Alors que ce scénario n’existe que dans le domaine de la science-fiction, de nouvelles recherches de l’Université de Toronto à Scarborough le rapprochent de la réalité. Les scientifiques ont utilisé des données EEG («ondes cérébrales») pour reconstruire des images de visages montrés aux sujets. En d'autres termes, ils utilisent l'EEG pour puiser dans ce qu'un sujet voit.
Est-ce la lecture d'esprit? Sorte de.
Lorsque nous voyons quelque chose, notre cerveau crée une impression mentale ou «percept» de la chose. Dans cette étude, les chercheurs ont relié 13 sujets à un équipement EEG et leur ont montré des images de visages humains. Les sujets ont vu un visage heureux et un visage neutre pour 70 personnes différentes, pour un total de 140 images. Les visages ont tous traversé l'écran pendant une fraction de seconde. L'activité cérébrale enregistrée, à la fois des données individuelles et des données globales de tous les sujets, a ensuite été utilisée pour recréer le visage à l'aide d'un apprentissage automatique. Les images reconstruites ont ensuite été comparées aux images originales. Les données agrégées ont produit des résultats plus précis, mais les données individuelles étaient également plus précises que le hasard.
Auparavant, les scientifiques avaient reconstruit des images en utilisant les données de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Certaines de ces recherches ont été effectuées à l’Université de Toronto, à Scarborough, dans le même laboratoire. D'autres travaux récents ont consisté à implanter des électrodes dans le cerveau de macaques pour comprendre comment les neurones réagissaient lorsque les singes examinaient les visages, ce qui permet aux scientifiques de mieux comprendre comment les humains créent des images de visage.
«Ce qui fait la particularité de cette étude, c'est que la reconstruction chez l'homme a été obtenue à l'aide d'un outil relativement peu coûteux et courant tel que l'EEG», explique Dan Nemrodov, stagiaire postdoctoral à l'UT Scarborough, qui a développé la technique. La recherche a récemment été publiée dans la revue eNeuro .
(Gauche) Faces montrées aux sujets, (Droite) reconstructions du visage à l'aide de l'IA (Dan Nemrodov et al./University of Toronto Scarborough) EEG est capable de capturer des percepts visuels à mesure qu'ils se développent, dit Nemrodov, tandis que l'IRMf capte le temps beaucoup plus mal. Les chercheurs ont pu utiliser la technique EEG pour estimer qu'il faut 170 millisecondes (0, 17 seconde) au cerveau pour reproduire le visage que nous voyons. L’équipe espère que leur méthode pourra être utilisée parallèlement aux techniques IRMf pour effectuer des reconstructions encore plus précises.
Nemrodov souligne que la technique de l'étude utilisait des stimuli perçus. En d'autres termes, il s'agissait de reconstruire ce que les sujets voyaient et non ce qu'ils pensaient.
Mais l’équipe étudie actuellement la possibilité de reconstruire des images à partir de la mémoire ou de l’imagination.
«[Cela] ouvrirait de nombreuses possibilités allant de la médecine légale, telles que la reconstruction des apparences de personnes vues par des témoins sur la base de leur signal cérébral, à des types de communication non verbale pour les personnes ayant des capacités réduites de communication, à l'intégration de ces systèmes en tant que parties d'une interface cerveau-ordinateur à des fins professionnelles et de divertissement », déclare Nemrodov.
Pour les personnes qui ne peuvent pas parler, la technique pourrait éventuellement leur permettre de s'exprimer en montrant des images de ce qu'elles perçoivent, se souviennent ou imaginent. Les images suspectes pourraient théoriquement être plus précises. La recherche pourrait également permettre de comprendre comment le cerveau perçoit les visages qui pourraient aider les personnes atteintes de prosopagnosie congénitale, communément appelée cécité du visage. Les personnes atteintes de cette maladie sont incapables de reconnaître les visages, aussi familiers soient-ils.
Malgré l’ambiance science-fiction de la recherche, Nemrodov déclare que nous ne devrions pas nous inquiéter d’usages sinistres et dystopiques.
«Il y a peu de raisons de penser que nous pourrons lire l'esprit des gens contre leur volonté en utilisant notre méthode», dit-il. "Afin de produire des résultats précis, nous comptons sur la collaboration des participants pour prêter attention aux stimuli présentés."
Selon Jack Gallant, neuroscientifique en cognition à l'Université de Californie à Berkeley, l'utilisation de scanners cérébraux pour reproduire des images pose des problèmes éthiques. Mais ces questions ne seront pertinentes que lorsque les interfaces de décodage des ondes cérébrales seront beaucoup plus avancées. Afin de faire de la reconstruction d’image un outil utile pour de nombreuses applications, nous avons besoin d’un appareil portable et capable de mesurer à haute résolution, en capturant à la fois les dimensions spatiale et temporelle.
«Nous ne savons pas quand un tel appareil deviendrait disponible», explique Gallant. "Si nous savions comment construire cette chose, nous la construirions déjà."
