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Human Waves: décrypter l’apparent et l’invisible

Pratique
Par · 05/11/2014
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Human Waves, spin-off de l’ULB (Laboratoire de neurophysiologie et de biomécanique du mouvement) et de l’UMons (du Service d’Electrophysiologie), s’est spécialisée dans le développement d’interfaces cerveau-machine et d’applications qui en exploitent le potentiel à des fins tant purement médicales que sportives.

Human Waves est en effet active sur deux terrains: Human Performance, davantage orienté vers des cibles et des solutions sportives, et Human Health, pour des applications dans le monde médical/santé.

En ce mois de septembre, la spin-off s’est lancée dans un nouveau projet R&D baptisé Easy Move. Financé par la Wallonie (1), il vise le développement d’une solution logicielle qui puisse collecter, gérer et analyser simultanément, en temps réel (et en post-traitement), les données de performance sportive générées par toute une série de “sources”. A savoir: l’activité musculaire, oculaire, cérébrale, cinématique, la dynamique du mouvement…

(1) Le Fonds d’Impulsion Vert est le nom d’un appel à projets lancé en 2013 par la DGO6 qui s’adressait aux “jeunes entreprises innovantes” qui pouvaient ainsi bénéficier d’un financement  (jusqu’à 100%) de leurs activités de recherche industrielle ou de développement expérimental pendant une durée maximale de deux années. Fil rouge de l’appel à projet: “l’amélioration continue de la qualité de la vie et du bien-être humain”. Et cela concernait non seulement des projets orientés développement durable et écologie mais aussi des projets apportant une “contribution au développement social” en ce compris dans “l’accès au savoir” ou encore “l’impact sur la santé”. Ce qui explique que Human Waves ait posé sa candidature dans le cadre de cet appel à projet et que son projet Easy Move ait été retenu.

La performance, une affaire cérébrale

Bardé de capteurs, documentant chaque mouvement, mesurant l’intensité musculaire, la force déployée, etc., le corps de l’athlète livre tous les paramètres de chaque gestion ou posture, avec reproduction à l’écran via un avatar. En parallèle, l’activité de son cerveau est mesurée. Le logiciel développé procède à une synchronisation de ces divers types de signaux afin de pouvoir déterminer ce qui se passe dans le cerveau à chaque instant.

A l’écran, l’utilisateur verra donc s’afficher plusieurs graphes évoluant en temps réel, lui permettant de visualiser et d’analyser l’effet de chaque paramètre sur la performance physique. En comprenant mieux les correspondances entre mouvements musculaires, oculaires, influx cérébraux (notamment), il devient possible de corriger certains travers, d’optimiser les gestes, la concentration, etc. Et donc les performances sportives.

Quelques exemples?

Améliorer l’efficacité d’un tir – que ce soit au football ou en hockey. En comparant l’efficacité d’un joueur spécialiste de tel ou tel geste avec les courbes d’un joueur moyen. Tous deux procèdent en même temps au même geste. Le système se charge de comparer les détails du mouvement, la sollicitation des muscles concernés, la position du corps, des membres, l’équilibre global, les ondes générées par le cerveau…

Speaking of “big data”…

Le corps humain, si on veut bien en analyser le fonctionnement en profondeur, est sans doute l’une des sources les plus prolifiques de données. Ainsi un enregistrement de seulement 5 secondes d’un mouvement, capté selon les divers paramètres observés par Human Waves, génère pas moins de 6 Mo de données.

Autre exemple: la mesure de sollicitation des muscles d’un athlète courant un 100 mètres ou la manière dont il pose le pied à chaque foulée et le degré de décalage par rapport à l’axe. “Un muscle qui ne montre pas de phase de repos à chaque foulée est le signe d’un risque de crampe ou de déchirure. Une rotation du pied de plus de 20°, lors de la poussée, sollicite davantage le genou et fait courir, là aussi, le risque de blessure”, détaille Anne-Marie Clarinval, co-fondatrice de Human Waves.

Tout cela l’oeil humain ne peut le détecter. Les capteurs (force, intensité musculaire, ondes cérébrales) le peuvent.

Ces capteurs et ces mesures peuvent aussi documenter l’efficacité d’une manipulation par un kinésithérapeute. On mesure la fluidité et l’efficacité d’un geste, qui était douloureux par exemple, avant et après la manipulation…

Anne-Marie Clarinval: “L’analyse de 5 paramètres essentiels permet d’identifier les coureurs qui sont le plus à risque de commettre un faux départ.”

Encore un exemple? La “mesure” de ce qui se passe dans le cerveau chez les sprinters, au moment du départ. “Il est ainsi possible d’identifier les coureurs qui sont le plus à risque de commettre un faux départ”, par analyse de 5 critères essentiels – perception visuelle, attention, mémorisation, décision, action. C’est en tout cas là un postulat préliminaire qui devra être analysé et confirmé par de la recherche.

Le champ d’investigation et d’application est vaste: un joueur de foot, virtuose en dribble ou jonglerie avec le ballon, a-t-il une perception visuelle globale de son environnement ou regarde-t-il davantage le ballon? quelle stratégie oculaire, musculaire, mentale un bon gardien de but adopte-t-il lors d’un tir de penalty? etc. etc.

Si proche et si hermétique

L’analyse des ondes cérébrales peut être riche d’enseignements. Surtout lorsque l’on établit une corrélation fine avec les contextes, les comportements auxquelles elles correspondent, les stimuli extérieurs…

(2) Pour les profanes, les ondes alpha caractérisent un état de conscience apaisé mais aussi un état de visualisation créative. Les ondes bêta, elles, sont le signe d’état de conscience normal mais en phase d’activité intense (réflexion, concentration voire stress et anxiété). Quant aux ondes thêta, plus spécifiques aux jeunes, elles interviennent surtout en phase de somnolence ou … de mémorisation d’informations et de résolution de problèmes.

Human Waves “mesure” ainsi par exemple la performance des sportifs de haut niveau et de leurs gestes et mouvements en comparant l’activité musculaire et d’autres facteurs, avec mise en corrélation avec les ondes (alpha, bêta et thêta) (2) émises par le cerveau.

Les résultats du projet Easy Move seront applicables non seulement au monde sportif (toutes disciplines confondues) mais pourront aussi être extrapolés au monde de la médecine. Par exemple, pour les professionnels qui soignent des patients souffrant de handicaps physiques ou d’infirmité motrice cérébrale.

De l’ordre dans la tour de Babel

Dans le cadre du projet Easy Move, Human Waves s’est lancé dans le développement d’un logiciel d’acquisition de données pouvant importer, rendre cohérentes et directement exploitables des données et paramètres générés par de multiples équipements et dispositifs.

“Disséquer” et interpréter les ondes alpha pour comparer l' »efficience » de sportifs de haut niveau.

Pour les besoins de ses projets de recherche et des solutions qu’elle développe, la société sollicite en effet de multiples appareillages et types de capteurs: vidéo pour le suivi des mouvements, mesure de l’activité musculaire, oculaire, cérébrale, accéléromètres, capteurs de force… “Rien que pour le relevé de l’activité musculaire, on dénombre une vingtaine de types de dispositifs fournissant des électromyogrammes”, souligne Anne-Marie Clarinval. “Pour chaque test, nous recherchons systématiquement le meilleur équipement possible nous permettant d’atteindre notre but.”

Le problème, évidemment, est que les formats de données générés sont disparates; les enregistrements se font selon des fréquences différentes; etc. Conclusion: “il nous fallait développer une matrice de collecte de données et un logiciel qui puisse aligner toutes les données en vue de pouvoir les analyser, les transformer automatiquement en graphiques aisément compréhensibles par les utilisateurs finaux, qui présentent l’information essentielle dont ils ont besoin sous une forme conviviale.”

Recherche de collaborations

Pour les besoins de ses développements et projets en cours mais aussi pour étendre les réalisations à de nouveaux champs d’application, qu’ils soient purement médicaux ou davantage orientés vers le sport, Human Waves recherche des partenaires et des collaborations. Les mondes du football, du hockey, du golf, de l’athlétisme l’intéressent. Des pistes seraient également possibles du côté du cyclisme, par exemple pour de l’analyse de performances et de puissance développée, à coupler avec d’autres paramètres (activité musculaire, position biomécanique, perception oculaire, coordination…).

De premiers pas pour un positionnement dans des domaines tels que l’entraînement cérébral via la réalité virtuelle et le traitement de problèmes d’addiction.

Human Waves se positionne en priorité sur le terrain des solutions technologiques pour sportifs de haut niveau. Outre les réalisations préliminaires réalisées par exemple pour l’équipe nationale de hockey ou avec la famille Borlée, ses ambitions l’amènent aussi à prendre des contacts avec des clubs de football, des golfeurs, etc.

Dans le domaine de la santé, elle recherche actuellement encore des collaborations avec des cliniques de neuropédiatrie, notamment pour affiner et déployer ses solutions d’aide au diagnostic.

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Mais, comme vous pourrez le lire dans la partie “bonus” ci-dessous (que nous réservons à nos abonnés Select et Premium), les ambitions de la jeune société ne s’arrêtent pas là. Human Waves a dès à présent jeté les premières bases d’un positionnement dans d’autres secteurs. En ce compris, l’entraînement cérébral via la réalité virtuelle et le traitement de problèmes d’addiction.

La jeune pousse a engagé, pour une période de trois mois, un business developer qui explorera notamment les potentiels à l’exportation.

En “bonus” pour nos abonnés Select et Premium, les autres projets et solutions sur lesquels travaille Human Waves.

Vous découvrirez, dans la suite de cet article, comment cette jeune société a mis au point ou travaille en ce moment sur un outil d’aide au diagnostic de troubles de déficit de l’attention touchant plus spécifiquement les enfants souffrant d’hyperkinétisme, une solution d’entraînement du cerveau via la réalité virtuelle et la perception visuelle, ou encore une application mobile destinée à mieux détecter et soigner les troubles liés à l’alcoolisme.

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