UP' Magazine L'innovation pour défi

casque Relax

Relax : un casque pour mesurer l'état de relaxation

Si la relaxation est avant tout un art de vivre avec soi-même, elle n'a plus besoin de prouver ses bienfaits pour notre santé et nos vies. Mais elle fait néanmoins bouillonner le cerveau des chercheurs du CEA. Ils viennent de mettre au point un casque de mesure de notre état de relaxation. Pour quels objectifs ? Mieux gérer nos états de stress ? Pas vraiment ...
 
Relax est présenté par le CEA comme le casque qui présente le meilleur compromis entre simplicité d’utilisation et précision de la mesure de l’activité cérébrale. Il est très simple à installer ce qui le rend utilisable par tout le monde. Basé sur une technologie très innovante, Relax fonctionne sans gel de contact, et avec précision chez presque tous les individus (en fonction de la masse de cheveux et de l’épaisseur du cuir chevelu). Il mesure les ondes du cerveau mais n’interagit pas en retour sur l’organe. Sa mise en œuvre peut se faire à la maison comme au bureau, et ne nécessite pas un environnement médical.
 
Grâce aux informations fournies par le casque et son application sur smartphone ou tablette, l’utilisateur de Relax peut vérifier son état de relaxation. Pour quoi faire ? Dans le futur, la technologie pourrait être adaptée pour commander des applications informatiques comme la réalité virtuelle, les jeux vidéo, ou les systèmes d’assistance aux personnes en situation de handicap.
 
Il s’agit là du premier système de mesure de l’activité cérébrale par électroencéphalographie (EEG) (1) fonctionnant avec des électrodes sèches (sans gel de contact). Il a vocation à constituer un nouveau standard pour développer et diffuser des applications médicales (il est compatible avec les certifications médicales) et de confort ou de loisir.
 
Même s’il n’existe pas de données scientifiques sur le sujet spécifique « EEG et relaxation », on sait que la relaxation, tout comme la méditation « pleine conscience », permet de modifier le tracé EEG de certaines zones du cerveau. Comment ça marche ?
L’enregistrement d’un EEG est complètement indolore et non invasif. Ses différents tracés correspondent aux différences de potentiels électriques détectés entre ces différentes électrodes.
D’où vient cette différence ? Principalement de l’activité plus ou moins grande, selon les régions, des neurones des différentes couches du cortex cérébral. Mais la contribution de chaque neurone pris individuellement est extrêmement faible. De plus, le signal doit traverser plusieurs couches de tissu comme les méninges, l’os du crâne et la peau pour atteindre les électrodes, ce qui diminue d’autant plus le signal. Le signal perçu par l’EEG ne peut donc correspondre qu’à l’activité simultanée de plusieurs milliers de neurones.
 
L’EEG ne nous dira jamais à quoi peut penser une personne (heureusement !), mais il peut dire si une personne est en train de penser, si elle est seulement éveillée ou encore si elle dort. Plus précisément, l’amplitude de ce signal (qui se traduit par une déflection plus ou moins importante sur le tracé de l’EEG) sera proportionnelle au degré de synchronisation de l’activité nerveuse des neurones d’une région donnée du cortex.
En effet, quand un groupe de neurones est excité simultanément, leurs faibles signaux s’additionnent et deviennent perceptibles pour les électrodes à la surface du crâne. À l’opposé, lorsque les stimulations que reçoivent les dendrites d’un groupe de neurones ne sont pas synchronisées, le tracé de l’EEG correspondant à la sommation de ces signaux est faible et irrégulier.
On peut dire, grosso modo, que lorsque le cortex est engagé dans l’analyse d’information provenant d’une stimulation sensorielle ou d’un processus interne, l’activité de ses neurones est relativement élevée mais également peu synchronisée. Chaque petit groupe de neurones étant activé par des aspects différents de la tâche cognitive à résoudre, la synchronisation est donc faible et par conséquent l’amplitude de l’EEG aussi. Les ondes bêta seront alors dominantes.
Au contraire, durant le sommeil profond, les neurones corticaux ne sont plus impliqués dans le traitement de l’information et plusieurs d’entre eux sont en plus stimulés par le même influx lent et rythmique en provenance du thalamus. La synchronisation forte amène alors l’EEG de fortes amplitudes caractéristique des ondes delta.
 
On comprend ainsi comment ce casque va permettre une introspection complète de nos cerveaux pour mieux adapter jeux, réalité virtuelle et autres addictions en fonction de son état...
 
Après le Relax, il ne nous restera plus qu’à acheter le casque Melomind, chargé, lui, de nous relaxer grâce à une paire d’écouteurs qui joue des sons ambiants apaisants en stimulant le cerveau.
 
Pour vivre zen, la vie sous casque, ça vous dit ?!
 
 
(1)    L‘électroencéphalogramme (EEG) fut mis au point la première fois en 1929 par le psychiatre allemand Hans Berger (1842-1926)
 

 

réalité augmentée

La réalité augmentée pour remplacer les dissections humaines

L’université Case Western dans l’Etat de l'Ohio aux USA envisage d’utiliser le casque Microsoft Hololens pour apprendre l’anatomie à ses étudiants en médecine. Grâce à la réalité augmentée, les futurs médecins n’auront plus besoin de disséquer des corps humains.
 
La dissection d’un corps humain est un rite de passage obligatoire pour les étudiants en médecine.  Cette confrontation directe à l’anatomie humaine est indispensable pour envisager une carrière de médecin. Toutefois, certains vivent mal cette expérience. De plus, les laboratoires de dissection sont bien souvent saturés, et le nombre élevé d’étudiants par cadavre empêche d’avoir une bonne visibilité. Ces laboratoires eux-mêmes représentent un coût de maintenance élevé, et les produits chimiques utilisés pour conserver les corps peuvent provoquer des allergies.
 
C’est en 2013 que l’université Case Western a entrepris de trouver une alternative numérique à la dissection. L’université a d’abord essayé de répliquer le corps humain avec de grands écrans tactiles, mais la 3D faisait cruellement défaut.
Pour toutes ces raisons, Case Western a décidé de proposer une alternative à cette tradition : utiliser le Microsoft HoloLens, le casque en réalité augmentée de Microsoft fonctionnant avec l'aide d'hologrammes. Et à partir de 2019, grâce à une collaboration avec la Cleveland Clinic, les étudiants du nouveau campus pourront utiliser la réalité virtuelle et la réalité augmentée pour découvrir les subtilités du corps humain.
 
Cette collaboration avec Microsoft a vu le jour grâce à la relation entre Toby Cosgrove, président de la Cleveland Clinic, et Craig Mundie, alors directeur de Microsoft Research. En 2014, Cosgrove a eu l’occasion de découvrir le HoloLens et fut directement enthousiasmé par cette technologie nouvelle.
 
 
L’université a d’ores et déjà testé ce système à travers un cours d’essai sur le thorax supérieur. Les réactions des étudiants se sont avérées extrêmement positives. Un grand nombre d’entre eux affirment avoir vu certains détails qui leur auraient échappé lors d’une dissection traditionnelle.
 
À présent, l’institution cherche à développer un niveau d’interactivité supérieur pour ces explorations du corps humain en réalité augmentée. Case Western tente de développer sa propre application HoloLens. Le casque de Microsoft en est encore à ses balbutiements, et les développeurs sont confrontés à ses limites. Toutefois, au cours de l’année prochaine, les efforts nécessaires seront déployés pour créer du contenu pédagogique aussi formateur qu’une véritable dissection.
 
Sur le campus de l’université Case Western, les étudiants en médecine ne seront pas les seuls à utiliser le HoloLens. Les autres disciplines telles que l’art, l’histoire, l’ingénierie ou la physique pourront également bénéficier de cette technologie avancée. Visiter des monuments historiques, analyser l’architecture d’un bâtiment, sont autant de possibilités offertes par la réalité virtuelle et augmentée. D’ailleurs, plusieurs salles du bâtiment principal du campus ont été dessinées à l’aide du HoloLens.
 
À n’en point douter, l’utilisation de la VR / AR dans le cadre scolaire est un réel progrès. Toutefois, on peut se demander si les étudiants ne risquent pas de perdre certaines valeurs transmises depuis des centaines d’années par la dissection humaine. À travers cette pratique ancestrale, les futurs médecins prennent conscience que les connaissances qu’ils acquièrent ont pour objet la vie humaine, et que leur responsabilité vis-à-vis de futurs patients est un poids qu’il faut assumer.
 
Quoi qu’il en soit, Case Western prévoit tout de même d’envoyer ses étudiants effectuer des stages de deux semaines dans un autre laboratoire pour effectuer des dissections. Pour le reste, la réalité augmentée va permettre à ces jeunes gens de mieux comprendre l’anatomie humaine et son fonctionnement dans les moindres détails.
(Source : Bastien L. - www.realite-virtuelle.com – 15/12/2016)
 
 

 

« Réinitialiser » les protéines du sang pour ralentir le vieillissement

Ce pourrait être un nouveau chapitre dans la course à la jeunesse éternelle. Des scientifiques de l’Université de Berkeley sont parvenus à modifier les niveaux de protéines du sang afin de « rajeunir » les tissus et entraver le processus de vieillissement.
 
Les chercheurs californiens envisagent de lancer d’ici six mois un essai clinique radical mais qui, s’il fonctionne, ouvre des perspectives qui allècheront nombre d’entre nous.
Les individus choisis pour cette expérimentation verront leur sang passer dans une machine qui réinitialisera les niveaux normaux de protéines. Selon les scientifiques, en effet, des niveaux élevés de certaines protéines dans le sang sont susceptibles d’entraver la croissance et le bon fonctionnement des tissus du corps en bonne santé. C’est ce qui contribue à la détérioration des tissus et, prosaïquement, à la vieillesse.
 
Avant cette expérimentation qui sera menée sur l’homme, les chercheurs avaient mené des tests concluants sur l’animal. Leurs études, au passage, étaient financées par la filiale de Google, Calico ; rappelons que Google avait juré urbi et orbi vouloir « tuer la mort ».
 
Leur expérience a démontré et apporté des preuves que les perfusions de sang jeune accéléraient la réparation des muscles chez les animaux âgés. Sans vouloir crier victoire trop vite, une des responsables de l’étude, Irina Conboy, de l’Université de Berkeley, précise que l’amélioration pourrait aussi être due à la dilution du vieux sang chez les animaux, plutôt qu’au jeune sang aux propriétés rajeunissantes.
Il n’en demeure pas moins que ce travail se situe dans une série d’études visant à démontrer que les molécules du sang peuvent changer le rythme apparent du vieillissement dans certains tissus corporels.
 
Mais alors que la plupart des travaux antérieurs ont porté sur les effets rajeunissants des protéines existant dans le sang jeune, l’équipe de Berkeley conclut que des niveaux normaux de protéines dans du sang vieux sont un facteur encore plus important de vieillissement. « Ces protéines sont fabriquées tous les jours par tous les tissus de notre corps » a déclaré Irina Conboy au Guardian. « Quand elles sont présentes, à des niveaux bas, elles sont indispensables à la vie. Mais, avec l’âge, leurs niveaux deviennent biaisés. Dans certains cas, il y en a trop, dans d’autres cas, il n’y en a pas assez. Notre approche est donc de normaliser les niveaux de protéines dans le sang plutôt que d’injecter du sang jeune. »
 
Pour la scientifique ces travaux sont prometteurs pour combattre des maladies comme Alzheimer, Parkinson ou le diabète de type 2. En intervenant pour entraver le processus de vieillissement et la dégénérescence des tissus qui est liée, vous évitez les ravages de ce type de maladies.
 
La communauté scientifique observe ces expérimentations avec une grande attention. Certains comme Tony Wyss-Coray de l’Université de Stanford, qui prône la méthode de transfusion de jeune plasma sanguin, émet des doutes sur la validité statistique de l’étude de Berkeley. Il est vrai que la méthode de ces derniers est très différente de celle utilisée depuis déjà longtemps, consistant à échanger par transfusion du sang vieux avec du sang jeune.
 
Les scientifiques de Berkeley travaillent en effet sur un dispositif innovant qui consiste à filtrer les niveaux élevés de protéines dans le vieux sang humain afin de les remettre à des niveaux plus jeunes. En informatique, on appellerait cette manip’, un upgrade ou un « reset ». Irina Conboy précise encore : « si vous parvenez à éliminer les molécules inhibitrices clés du sang chez une personne âgée, le sang que vous lui réinjectez est son sang, doté de vertus immédiatement thérapeutiques ».
La scientifique promet obtenir des résultats tangibles dans les trois ans qui viennent et se prend à rêver : « Actuellement, notre santé diminue après environ sept décennies. Nous pensons être très près de prolonger cette limite ; certes vous ne serez pas champion du monde de natation ou coureur du marathon, mais vous pourrez continuer à vivre encore pendant quelques décennies, sans maladies graves. »
 
Source : The Guardian
 
 
 
 
 
 
 

 

biologie de synthèse

Des bactéries volantes pour mesurer la pollution de l'air

Le projet Quantifly développé par une équipe formée d'écoles françaises a remporté la médaille d'or de l'iGEM, la plus grande compétition de biologie de synthèse du monde organisée par le M.I.T. du 27 au 31 octobre dernier : mesurer la pollution de l’air avec une culture de bactéries génétiquement modifiées placée sur un drone piloté par ordinateur, afin de couvrir de larges zones et de cartographier la pollution en 3D.
 
48 000 décès par an sont dus à la pollution aux particules fines, selon la dernière estimation publiée par Santé publique France, et depuis octobre 2013, l’Organisation mondiale de la santé a classé la pollution de l’air extérieur comme cancérogène pour l’homme. C’est dire l’enjeu sanitaire ! Alors quand quatorze étudiants, venant de six écoles françaises différentes appartenant au regroupement d’écoles IONIS, développent un projet comme Quantifly, il est presque normal qu’ils remportent une médaille d’or face à plus de 300 équipes internationales lors de la finale de l’IGEM, la plus grande compétition de biologie de synthèse du monde, organisée par le M.I.T..
 
Le projet innovant de l’iGEM IONIS est d’utiliser des bactéries embarquées dans un drone pour détecter, quantifier et cartographier la pollution de l’air. L’équipe est composée de 15 étudiants aux compétences complémentaires issus de six écoles de IONIS Education Group qui, déjà en 2015 avait remporté une médaille d’or pour son projet innovant de Bio-Console, une console de jeu vidéo faisant – déjà - travailler de véritables bactéries.
 
Equipe IGEM 2016 © Ionis-STM
 
L’équipe a eu l’idée de ce drôle de drone l’année dernière, au moment de la COP21. Les étudiants souhaitaient consacrer leur énergie à un projet qui faisait sens pour eux et qui était en lien avec l’actualité.
La pollution atmosphérique est un problème contemporain qui soulève beaucoup de questions et de problématiques. En effet, outre ses effets sur la santé et l’environnement, il est difficile à l’heure actuelle de quantifier précisément les composés toxiques présents dans l’air.
À l’heure actuelle, seules les stations fixes peuvent obtenir ces données. Cependant, elles ont un rayon de précision faible et ne peuvent pas mesurer la pollution dans les zones qui sont difficiles à atteindre.
Pour répondre à cette question, les étudiants utilisent les biotechnologies et le génie génétique pour concevoir une bactérie génétiquement modifiée : le génome des bactéries est transformé pour les rendre bioluminescentes en présence de certains composés organiques volatils, comme le benzène et le toluène qui permettent de détecter et quantifier les niveaux de polluants dans l'air ambiant. Elles sont ensuite chargées dans un drone afin de détecter des composés organiques volatils (COVs), connus pour leurs effets cancérigènes et reprotoxiques. Selon leur quantité, les bactéries bioluminescentes émettent de la lumière, qui peut être mesurée. Selon les concepteurs, ce procédé est plus rapide que les procédés classiques sur le marché.
 

The european experience : vulgariser la biologie de synthèse

Cette compétition ne se résume pas seulement à une présentation de projets scientifiques. Elle a pour ambition de faire évoluer les connaissances en biologie de synthèse ainsi que lui donner de l’importance dans notre société à travers des actions de popularisation de ce domaine. C’est dans cette optique que l’équipe iGEM IONIS 2016, en collaboration avec l’équipe iGEM Evry, a organisé le premier événement européen regroupant les équipes iGEM venues des quatre coins de l’Europe : The European Experience 2016. Ainsi plus d’une trentaine d’équipes provenant de 11 pays différents se sont données rendez-vous le 2 juillet 2016 à Paris pour présenter en avant-première leur projet iGEM. Durant cette journée, deux tables rondes de professionnels reconnus dans le milieu de la biologie ont été organisées avec la présence exceptionnelle de Randy Rettberg (président et fondateur de l’iGEM depuis 2004).

Une application mobile ludique pour sauver sa ville de la pollution

L'équipe a également créé une application mobile, disponible sur iOS et Android, qui propose de jouer en incarnant le drone Quantifly évoluant dans une ville colorée pour capter les nuages de polluants tout en évitant les oiseaux.
 
Suivez l’aventure et l’actualité de iGEM IONIS 2016 sur le site internet et les réseaux sociaux de l’équipe :
 

 

 

IA indéchiffrable

L’IA devient indéchiffrable pour l’homme. Et ce n’est pas une bonne nouvelle

L’information devrait nous faire réfléchir. Pour la première fois, deux ordinateurs sont parvenus à communiquer entre eux, dans une langue qu’ils avaient eux-mêmes créée. Une langue parfaitement indéchiffrable pour l’homme.
 
Cela s’est passé dans les laboratoire de Google Brain, ce programme de recherche en intelligence artificielle destiné à donner plus d’autonomie aux ordinateurs par la puissance de leurs algorithmes. Des chercheurs de la firme de Mountain View ont mené une expérience étrange. Ils ont entrepris de faire communiquer deux ordinateurs. L’une des machines s’appelle Bob, l’autre, Alice. Jusque-là, rien de bien exceptionnel. Un troisième ordinateur, prénommé Ève, avait pour mission d’intercepter leurs communications. Le protocole de recherche est, pour l’instant, des plus simples.
 
Les choses se gâtent quand les chercheurs s’aperçoivent que Bob et Alice communiquent entre eux par le biais d’un langage crypté qu’ils ont eux-mêmes développé. Or les chercheurs n’avaient mis aucun algorithme spécifique dans leur protocole destiné à cette fin. Le plus étrange c’est que cette communication entre Bob et Alice reste parfaitement hermétique à Eve qui a pour mission d’intercepter leur communication. Les deux ordinateurs parlent une langue qu’ils sont les seuls à comprendre.
 
L’IA vient ainsi de faire un bond de géant. Des ordinateurs seraient capable d’inventer leur propre langage de communication, un langage indéchiffrable pour nous, pauvres humains. Une avancée qui est un tantinet inquiétante et remet les alertes de grands noms comme Bill Gates, Stephen Hawkins ou Elon Musk en perspective : « l’IA est soit la meilleure soit la pire chose jamais arrivée à l’humanité »
 
 

 

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