Un tatouage électronique frontal peut lire dans vos pensées et vous aider à devenir un meilleur travailleur
Un tatouage électronique sans fil qui se place sur le front pour mesurer la charge de travail mentale peut lire dans vos pensées et vous aider à devenir un meilleur travailleur
Vous avez eu une journée difficile ? Vous pourrez bientôt le prouver, car des chercheurs de l'université du Texas à Austin (UT Austin) ont dévoilé une méthode révolutionnaire permettant de détecter lorsque votre cerveau travaille trop dur : un tatouage facial. Dans une étude publiée dans la revue Cell Press Device, les scientifiques ont présenté un tatouage électronique temporaire et sans fil qui se place sur le front et surveille les ondes cérébrales afin de mesurer objectivement la charge mentale.
Conçu pour aider à changer la façon dont nous surveillons la fatigue cognitive dans les professions à haut risque telles que le contrôle aérien, la conduite de camions et d'autres rôles exigeant une grande concentration, le tatouage électronique de l'UT Austin analyse l'activité cérébrale en temps réel, détectant ainsi l'intensité du travail d'un sujet.
« La technologie évolue plus rapidement que l'évolution humaine. Notre capacité cérébrale ne peut pas suivre et peut facilement être surchargée », a déclaré Nanshu Lu, auteur principal de l'étude et professeur à l'université du Texas à Austin. « Il existe une charge mentale optimale pour une performance optimale, qui diffère d'une personne à l'autre. »
Le dispositif fonctionne en analysant l'activité cérébrale (via un électroencéphalogramme, EEG) et les mouvements oculaires (via un électro-oculogramme, EOG) à l'aide de capteurs ultra-minces et flexibles qui adhèrent confortablement à la peau.
Contrairement aux casques EEG traditionnels, souvent encombrants et coûteux, le tatouage électronique offre une solution compacte et économique. L'ensemble complet, comprenant une batterie et des puces réutilisables, coûte environ 200 dollars, chaque capteur jetable étant vendu à environ 20 dollars.
« Ce qui est surprenant, c'est que ces casques, bien qu'ils disposent de plus de capteurs pour différentes régions du cerveau, n'obtiennent jamais un signal parfait, car la forme de la tête de chacun est différente », explique Nanshu Lu. « Nous mesurons les traits du visage des participants afin de fabriquer des tatouages électroniques personnalisés, afin de garantir que les capteurs soient toujours bien placés et reçoivent les signaux. »
Lors des premiers tests, six volontaires ont porté les tatouages tout en effectuant des tâches de mémoire de plus en plus difficiles. L'appareil a détecté avec précision les changements dans les schémas d'ondes cérébrales.
L'augmentation des ondes thêta et delta indiquait une charge mentale croissante, tandis que la baisse de l'activité alpha et bêta indiquait une fatigue. L'équipe a également formé un modèle d'apprentissage automatique pour prédire la fatigue mentale, laissant entrevoir des applications futures dans le domaine de la surveillance cognitive en temps réel.
Il existe déjà des outils similaires pour mesurer la charge mentale, comme l'indice de charge de travail de la NASA, qui est conçu pour mesurer la charge de travail perçue pendant ou après l'exécution d'une tâche. Mais cela nécessite que l'utilisateur remplisse un questionnaire, ce qui rend ces outils plus subjectifs et plus chronophages. En revanche, le tatouage électronique fournit des données objectives en temps réel.
Actuellement, le tatouage électronique ne fonctionne que sur une peau sans poils, mais des travaux sont en cours pour rendre le dispositif plus accessible, en le combinant avec une encre qui peut fonctionner sur les poils et en s'efforçant de rendre le produit utilisable à domicile.
« Son faible coût rend le dispositif accessible », a déclaré l'auteur Luis Sentis de l'UT Austin. « L'un de mes souhaits est de transformer le tatouage électronique en un produit que nous pouvons porter à la maison. »
Alors que l'IA et la robotique jouent un rôle croissant dans les lieux de travail modernes, l'équipe à l'origine du tatouage électronique estime que des outils comme celui-ci seront essentiels pour préserver le bien-être humain dans des environnements de plus en plus automatisés.
« Nous surveillons depuis longtemps la santé physique des travailleurs, en suivant les blessures et les tensions musculaires », a déclaré Luis Sentis. « Nous avons désormais la possibilité de surveiller la tension mentale, qui ne faisait pas l'objet d'un suivi jusqu'à présent. Cela pourrait changer fondamentalement la manière dont les organisations assurent le bien-être général de leur personnel. »
Vue d'ensemble
La charge mentale est un facteur critique dans les systèmes impliquant l'intervention humaine, car elle influence directement les performances cognitives et la prise de décision dans des environnements à haut risque tels que l'aviation, les soins de santé et la robotique. Si l'électroencéphalographie (EEG) et l'électro-oculographie (EOG) offrent des marqueurs physiologiques prometteurs pour l'estimation de la charge de travail, les appareils existants sont souvent encombrants, contraignants et sensibles aux artefacts de mouvement, ce qui limite leur praticité dans les applications réelles.
L'étude menée par l'université UT Austin présente un tatouage électronique sans fil ultrafin pour le front qui permet une surveillance haute fidélité de l'EEG et de l'EOG tout en garantissant confort, stabilité et résistance aux mouvements. Contrairement aux systèmes conventionnels, le tatouage électronique utilise des électrodes recouvertes d'un composite adhésif de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) polystyrène sulfonate (PEDOT: PSS) pour obtenir une faible impédance cutanée, une adhérence robuste et une acquisition fiable des signaux pendant les tâches dynamiques. Intégré à un circuit imprimé flexible pour le traitement sur l'appareil et la transmission sans fil, ce système offre une solution peu encombrante et durable pour la surveillance cognitive ambulatoire.
Les auteurs de l'étude ont validé les capacités du tatouage électronique à l'aide d'une tâche mentale double N-back, en corrélant les signaux EEG/EOG avec les auto-évaluations de l'indice de charge de travail de la NASA (NASA-TLX) et les performances des tâches. Un modèle d'apprentissage automatique formé sur ces caractéristiques physiologiques a ensuite estimé avec succès la charge de travail mentale pour différentes difficultés de tâches, démontrant ainsi la faisabilité du décodage en temps réel de l'état cognitif.
Les travaux des chercheurs de l'UT Austin constituent une avancée majeure dans le domaine des neurotechnologies portables, car ils offrent une approche évolutive, rentable et conviviale pour l'évaluation continue de la charge mentale. Les applications futures pourraient inclure la surveillance en temps réel de la charge cognitive chez les pilotes, les opérateurs et les professionnels de santé, faisant ainsi progresser le domaine de l'interaction homme-machine et de l'augmentation cognitive personnalisée.
Cette avancée s'inscrit dans une tendance croissante dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur. Meta, par exemple, a récemment mis au point une nouvelle technologie de dactylographie cérébrale permettant la saisie de texte à l'aide d'un casque qui décode l'activité cérébrale, offrant un taux de réussite de 80 %. Les scientifiques de Meta ont utilisé l'intelligence artificielle pour décoder le langage et la saisie, ainsi que pour comprendre le processus de formation du langage par le cerveau.
Le résumé de l'étude de l'université du Texas est présenté ci-dessous :
Source : Étude de l'université du Texas à AustinLa surveillance en temps réel des états cognitifs des opérateurs peut améliorer la sécurité et les performances des systèmes à boucle humaine. Cependant, les appareils traditionnels d'électroencéphalographie (EEG) et d'électro-oculographie (EOG), encombrants, dotés de fils pendants et dont la configuration prend beaucoup de temps, limitent ou empêchent la surveillance des états cognitifs des opérateurs pendant qu'ils effectuent des tâches dans la réalité.
Dans cette étude, nous proposons un capteur EEG et EOG sans fil pour le front, conçu pour être aussi fin et adaptable à la peau qu'un autocollant temporaire, appelé « e-tatouage frontal ». Ce tatouage électronique utilise des électrodes en polyuréthane recouvertes de graphite (APC-GPU) revêtues d'un composite adhésif de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) polystyrène sulfonate (PEDOT: PSS), laminées avec un circuit imprimé flexible (FPC) alimenté par batterie pour l'acquisition et la transmission sans fil des données.
L'EEG et l'EOG du front mesurés par ce tatouage électronique sont corrélés à la charge mentale pendant une tâche de mémoire de travail double N-back. Les résultats confirment la faisabilité de l'application du tatouage électronique sans fil et discret sur le front pour l'estimation de la charge mentale.
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