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Posté par Adrien le Vendredi 27/07/2012 à 12:00
Un nouveau dispositif pour écrire avec les yeux
Un nouveau dispositif permettant de dessiner et d'écrire grâce aux mouvements des yeux vient d'être mis au point par un chercheur CNRS au Centre de recherche de l'institut du cerveau et de la moelle épinière (CNRS/UPMC/Inserm). Comme s'il s'agissait d'un stylo, l'utilisateur peut tracer des lettres, des chiffres, des figures, une signature, et même réaliser des dessins avec son regard grâce à une technique très simple incluant un oculomètre (1) et un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par l'ordinateur, sous forme de texte et d'images en deux...) d'ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des...). Cette performance se base sur une illusion visuelle qui permet aux yeux de tracer des trajectoires lisses et claires après quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) d'entraînement. Ce système pourrait améliorer les conditions de vie (La vie est le nom donné :) de patients atteints de paralysie (La paralysie ou plégie est une perte de motricité par diminution ou perte de la contractilité d'un ou de plusieurs muscles, due à des...) des membres. Ces travaux sont publiés le 26 Juillet 2012 dans la revue Current Biology.


© Lorenceau, CNRS

Les dispositifs actuels d'écriture à l'aide des mouvements oculaires permettent seulement de choisir parmi les lettres ou les mots qui s'affichent sur un écran. Ils ne laissent pas la liberté de tracer ses propres figures. Jusqu'à présent, on pensait que cela était impossible. En effet, si l'œil peut suivre très efficacement un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) qui se déplace, il n'est pas capable de réaliser des mouvements lisses et réguliers devant un arrière-plan statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :). Toute tentative en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) se traduit par une succession de saccades assez irrégulières.


La partie gauche de cette figure montre la position (trait plein) et la vitesse (pointillé) des mouvements oculaires horizontaux (en rouge) et verticaux (en vert). A droite: le mot "eye" correspondant à ces tracés.
© Lorenceau, CNRS

Pour obtenir de l'œil des trajectoires lisses, Jean Lorenceau, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de...) CNRS au Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le...) et de la moelle épinière (CNRS/UPMC/Inserm) a eu l'idée d'utiliser une illusion visuelle appelée reverse-phi connue depuis les années 70 mais qui n'avait jusqu'à présent aucune application. L'illusion se produit lorsque, sur un écran, s'affichent quelques centaines de disques dont la luminance (En physique, la luminance est l'intensité d'une source de lumière visible dans une direction donnée, divisée par l'aire apparente de cette source dans cette même direction.)(2) varie au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) à une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans...) d'environ 10-15 Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du système international (SI). Elle est équivalente à une oscillation par seconde (s-1 ou 1⁄s).) (Hz). Lorsque son regard se déplace sur ce fond clignotant (Un clignotant est un dispositif lumineux basé sur une production discontinue de lumière.), le sujet a la nette (Le terme Nette est un nom vernaculaire attribué en français à plusieurs espèces de canards reconnaissablent à leurs calottes. Le terme est un emprunt au grec ancien...) impression que les disques se déplacent avec le mouvement des yeux. Puisque l'œil humain est capable de suivre avec précision des objets qui bougent, le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture navale, le déplacement est...) illusoire des disques induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force...) par le mouvement des yeux donne à ceux-ci une sorte d'appui mouvant leur permettant de réaliser des trajectoires régulières et non saccadées. Un oculomètre(1) enregistre les mouvements de l'œil de l'utilisateur et un logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de traitement,...) très simple permet de les visualiser sur un écran. Deux à quatre sessions d'entraînement d'environ 30 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte...) sont nécessaires pour parvenir à maîtriser ses mouvements oculaires de façon à tracer des lettres.

Dans les tests réalisés, les sujets ont d'abord appris à percevoir le mouvement reverse-phi, puis à "s'accrocher" à ce mouvement un peu à la manière d'un surfeur qui "s'accroche" à la vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de quelques centimètres à 34 m...). Ensuite, les sujets ont progressivement appris à "surfer" sur cette illusion visuelle de mouvement pour piloter à volonté leurs mouvements oculaires. Grâce à ce système, une personne bien entraînée peut écrire avec ses yeux à peu près à la même vitesse qu'avec sa main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le...). Si l'attention nécessaire pour tracer des figures peut devenir fatigante au début, l'entraînement permet de créer des automatismes qui facilitent l'écriture.


Des chiffres et le prénom "Jean" écrits avec le dispositif.
© Lorenceau, CNRS

Ce dispositif pourrait donner aux personnes atteintes de paralysie des membres le moyen de personnaliser leur écriture, tracer leur propre signature, ou plus généralement, s'exprimer et communiquer de façon plus libre et créative. Le prochain pas dans ces recherches consistera à proposer à des personnes atteintes de sclérose (La sclérose est une lésion élémentaire en pathologie dermatologique. Elle correspond à la rigidification anormale de la peau. Elle peut être localisée ou généralisée à l'ensemble du...) latérale amyotrophique d'utiliser l'invention. Mais Jean Lorenceau pense que d'autres applications sont possibles pour ce système: celui-ci pourrait servir à l'entrainement de pilotes, chirurgiens, sportifs, artistes(3) et autres personnes dont les activités exigent un contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) oculomoteur précis. Il pourrait aussi permettre de concevoir des systèmes de sécurité basés sur la reconnaissance de mouvements oculaires.

Notes:

(1) Un oculomètre permet d'enregistrer les mouvements oculaires en analysent les images de l'œil humain captées par une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) pour calculer la direction du regard du sujet.

(2) La luminance est l'intensité d'une source étendue dans une direction donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction,...), divisée par l'aire apparente de cette source dans cette même direction. Il s'agit d'une grandeur photométrique, c'est-à-dire qui dépend de la sensibilité de l'œil humain.

(3) Une collaboration est notamment en cours avec Michel Paysant, artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) contemporain qui réalise des dessins avec les yeux et dont l'objectif vise à tester les nouvelles possibilités de ce dispositif, Consulter le site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant sur...)


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Source: CNRS