Attention, Concentration, Charge cognitive et fatigue

Au cours de ces trois dernières années, nous avons conçu AttentivU. Ce projet consiste en une série d’objets connectés, portables et sans-fil, qui comportent des électrodes intégrées pour mesurer l'activité cérébrale (Électro-encéphalographie - EEG) et les mouvements des yeux (Électro-oculographie - EOG). Ces appareils sont dépourvus de microphone et de caméra. Ils sont conçus pour améliorer les performances cognitives de leur utilisateur et favoriser son bien-être, grâce au retour d’information biologique en temps réel. Ils peuvent agir sur l’appareil en lui-même, ou influencer l’environnement (on device et off device).Nous nous concentrons plus particulièrement sur les effets des différents types de retour d'information (auditif, visuel, tactile), leur incidence sur les performances de l'utilisateur. Nous avons étudié différents cas d’usage, notamment dans l'automobile, l'apprentissage, les situations sur le lieu de travail. Veuillez consulter la page dédiée au projet et consulter les publications scientifiques relatives à AttentivU ici

Quelques publications:

AttentivU: An EEG-Based Closed-Loop Biofeedback System for Real-Time Monitoring and Improvement of Engagement for Personalized Learning.
N. Kosmyna , P. Maes. 2019

AttentivU: Designing EEG and EOG Compatible Glasses for Physiological Sensing and Feedback in the Car.
Nataliya Kosmyna, Caitlin Morris, Thanh Nguyen, Sebastian Zepf, Javier Hernandez, and Pattie Maes. 2019

AttentivU: a Biofeedback Device to Monitor and Improve Engagement in the Workplace
Nataliya Kosmyna, Pattie Maes. 2019

Commande volontaire

En tant que nouveau moyen d'interaction, les interfaces cerveaux ordinateurs (ICO, ou BCI en anglais) permettent d’imaginer de nouvelles pistes, pour interagir avec son environnement. Par exemple, nous avons beaucoup travaillé sur le projet de "contrôle des drones". Un quadricoptère de série peut être piloté grâce aux signaux électriques du cerveau (EEG). Par exemple, en imaginant un mouvement de la main ou un objet simple pour faire décoller le drone, le faire avancer et le faire atterrir, et même des commandes avancées.Nous travaillons sur le système de contrôle des drones depuis 2013 et, nous avons publié plus de 7 articles scientifiques, effectué 400 démonstrations avec plus de 4000 participants actifs sur 3 continents, 5 pays et 57 villes. Veuillez consulter la page consacrée au projet et consulter les publications scientifiques relatives au contrôle des drones ici. 

Le drone n'est pas le seul robot que nous avons contrôlé en utilisant l'activité cérébrale : ces vidéos présentent le contrôle du robot BB-8 de Star Wars en utilisant les signaux cérébraux.

Quelques publications :

Brain-Computer Interfaces in the Wild: Lessons Learned from a Large-Scale Deployment.
Nataliya Kosmyna, 2019

Towards Brain Computer Interfaces for Recreational Activities: Piloting
 a Drone.
Nataliya Kosmyna, Franck Tarpin-Bernard et Bertrand Rivet. 2015

Brains, Computers, and Drones: Think and Control!
Nataliya Kosmyna, Franck Tarpin-Bernard et Bertrand Rivet. 2015

Intervenir auprès d’enfants

Nous mettons à profit le pouvoir d’attraction d’objets "magiques" liés aux références culturelles des enfants, pour éveiller leur curiosité, leur engagement, leur motivation à travers des expériences ludiques. Nous avons mis au point cette expérience innovante pour renforcer l’estime de soi des enfants de 8 à 12 ans. Nous avons créé "Le Choixpeau Magique”, un système connecté et portable, sous la forme de masques, diadèmes, ou casques de différents univers de sciences-fictions, comme Star Wars ou Avengers. Il est équipé avec un casque ou un bandeau électro-encéphalographique (EEG) grand public, et un haut-parleur bluetooth. Nous choisissons son apparence suivant l'univers ou le héros que préfère l’enfant. Nous avons conçu et mené une première étude auprès de 75 enfants, afin d'étudier l'effet de l'utilisation du "Choixpeau Magique" pour renforcer l’estime de soi des enfants. Veuillez consulter la page dédiée au projet et consulter les publications scientifiques liées au projet ici.

Quelques publications:

The Thinking Cap: Fostering Growth Mindset Of Children By Means Of Electroencephalography And Perceived Magic of Harry Potter Universe. Nataliya Kosmyna, Cassandra Scheirer, and Pattie Maes. 2021

"The thinking cap 2.0": preliminary study on fostering growth mindset of children by means of electroencephalography and perceived magic using artifacts from fictional sci-fi universes Nataliya Kosmyna, Alexandra Gross, Pattie Maes. 2020

Vieillissement, Aide à la santé mentale et physique

Au cours de ces trois dernières années, nous avons travaillé sur AttentivU. Il s’agit d’une série d’objets connectés, portables, sans-fil, qui comportent des électrodes intégrées, pour mesurer en temps réel l’activité cérébrale (Électro-encéphalographie - EEG) et les mouvements des yeux (Électro-oculographie - EOG), et transmettre les informations en continu.

Ces appareils sont dépourvus de microphone et de caméra. Ils sont suffisamment confortables pour être portés sur de longues périodes. Ils sont conçus pour surveiller l’état des personnes porteur d’une Sclérose Latérale Amyotrphique (SLA), d’une Infirmité Motrice Cérébrale (IMC), d’une blessure médullaire. Dans le but de les assister, ainsi que leur soignants.

Actuellement, le système est testé auprès d'utilisateurs atteints de Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), d’Infirmité Motrice Cérébrale (IMC), de Trouble du Déficit de l’Attention avec ou sans Hyperactivité (TDAH) et de Trouble du Spectre Autistique (TSA). Veuillez consulter la page consacrée au projet et consulter les publications scientifiques liées à AttentivU ici.

Quelques publications :

AttentivU: An EEG-Based Closed-Loop Biofeedback System for Real-Time Monitoring and Improvement of Engagement for Personalized Learning.
N. Kosmyna , P. Maes. 2019

AttentivU: Designing EEG and EOG Compatible Glasses for Physiological Sensing and Feedback in the Car.
Nataliya Kosmyna, Caitlin Morris, Thanh Nguyen, Sebastian Zepf, Javier Hernandez, and Pattie Maes. 2019

AttentivU: a Biofeedback Device to Monitor and Improve Engagement in the Workplace
Nataliya Kosmyna, Pattie Maes. 2019

Réalité virtuelle (RV), Réalité Augmentée (RA), Réalité Mixte (RM)

Dans ce projet, nous avons présenté plusieurs prototypes combinant un casque de réalité augmentée, le HoloLens 2 de Microsoft ou le casque VR Oculus Rift, avec un système d'interfaces cerveau-ordinateur (ICO) basé sur notre projet AttentivU. Nous avons effectué plusieurs expériences pour valider ce concept.

La première expérience cherche à améliorer la créativité de l’utilisateur. Il imagine un objet, et celui-ci apparaît à l’écran de son casque HoloLens 2.

Dans la seconde expérience, nous étudions la viabilité des Interfaces Cerveaux Ordinateurs (ICO) pour développer l’attention visuo-spatiale périphérique - c’est-à-dire, la focalisation de l’attention visuelle, dans différentes zones du champ visuel, sans mouvement oculaire. Nous avons procédé sans s’appuyer sur des réponses à des stimuli visuels.

Veuillez consulter la page consacrée au projet et consulter la publication scientifique relative à la Réalité virtuelle (RV), Réalité Augmentée (RA), Réalité Mixte (RM) et interfaces cerveau-ordinateur (ICO) ici.

Quelques publications :

Assessing Internal and External Attention in AR using Brain Computer Interfaces: A Pilot Study. N. Kosmyna, Q. Wu, C. -Y. Hu, Y. Wang, C. Scheirer and P. Maes. 2021

AttentivU: A Wearable Pair of EEG and EOG Glasses for Real-Time Physiological Processing
Nataliya Kosmyna, 2020

Sport de haut niveau et neurofeedback

Depuis 2016, nous collaborons avec l'INSEP, (l’Institut national du sport, de l'expertise et de la performance), centre français de formation sportif d’excellence qui entraîne des athlètes de haut niveau. 

En collaboration avec des chercheurs de l'INSEP, nous travaillons sur l’utilisation du neurofeedback pour les sportifs.

Nous élaborons différents concepts qui s’appliqueraient dans plusieurs scénarios et cas d'usage. Nous étudions également les effets de différents types de feedback (auditif, visuel) sur la performance des athlètes. 

Alors que l'état de l'art actuel présente un grand nombre d'ouvrages sur les séances de méditation et de pleine conscience fournies aux sportifs, peu d'articles se concentrent sur le biofeedback pendant une séance d’entraînement en tant que tel.

Par ailleurs, plusieurs systèmes utilisent la stimulation électrique pendant l'entraînement sportif (le cyclisme est souvent cité dans ces tests). Mais nous pensons que d'autres modes de rétroaction pourraient être tout aussi efficaces, appropriés et acceptés par la communauté sportive.

Domotique - Maison intelligente

Nous avons utilisé deux plates-formes domotique différentes, où tous les objets connectés (lumière, micro-onde, télévision) peuvent être allumés et éteints en utilisant des signaux cérébraux. 

Nous avons mené l’étude avec des personnes valides, mais aussi avec des utilisateurs ayant des besoins spécifiques, comme les personnes souffrant de Sclérose Latérale Amyotrophique(SLA), de la maladie de Parkinson, ou de l’Infirmité Motrice Cérébrale. 

Veuillez consulter la page consacrée au projet et consulter les publications scientifiques relatives à la domotique ici.

Quelques publications :

Feasibility of BCI Control in a Realistic Smart Home Environment. N. Kosmyna, F. Tarpin-Bernard, N. Bonnefond and B. Rivet. 2016

Towards An Implicit, In-Situ Training Protocol for EEG-based Brain-Computer Interfaces: a Feasibility Study.
N. Kosmyna. 2019

Jeux vidéo

Dans ce projet, nous avons utilisé le célèbre jeu "DOOM-3", pour capturer l'intention du joueur en utilisant l'activité cérébrale (EEG). En outre, nous avons fait appel à un scénario, où nous induisons le stimulus cérébral dont il aura besoin, de façon transparente au joueur. Cela afin de l’amener à imaginer le concept souhaité, sans apprentissage spécifique.

Cette amorçage ("priming") est un phénomène implicite de la mémoire, dans lequel l’exposition à un premier stimulus influence la réponse de l'utilisateur à un stimulus postérieur. 

Veuillez consulter la page dédiée au projet et consulter la publication scientifique relative au projet Gaming ici.

Quelques publications :

Conceptual Priming for In-game BCI Training.
N. Kosmyna, F. Tarpin-Bernard and B. Rivet. 2015