Le scanner cérébral Tehuti a commencé avec une boule de cristal d’AliExpress. Ma fille a étudié la psychologie à Nimègue et comme je suis également psychologue, nos dons mutuels sont souvent liés au cerveau. Elle m’a offert cette boule de cristal avec un modèle 3D magnifiquement gravé d’un cerveau humain comme cadeau de Noël. Si vous éclairez une telle sphère par le bas, vous verrez le modèle dans toute sa splendeur. Cependant, j’ai aussi un tiroir rempli de lasers de toutes sortes de couleurs et de tailles. Que se passerait-il si…
Les lasers ponctuels ne se sont pas révélés très spectaculaires. Cependant, un laser rouge avec une lentille devant lui qui fait que le faisceau laser se déploie en une ligne a dépassé mes attentes les plus folles. Avec une lumière bleue provenant du dessous, la ligne laser rouge a illuminé une tranche du cerveau avec une clarté exceptionnelle. Aussi fascinant que de regarder un feu de camp. Cela m’a rappelé le principe des équipements d’imagerie médicale modernes tels que les scanners IRM et CT qui cartographient votre cerveau tranche par tranche. Et si je rendais ce laser réglable en hauteur…
À la même époque, un microcontrôleur doté d’un écran AMOLED haute résolution est arrivé sur le marché. Cette technologie utilise des matériaux organiques de la même manière que les lucioles produisent de la lumière. Il offre de belles couleurs riches avec une faible consommation d’énergie. Vous possédez probablement déjà cette technologie dans votre dernier téléphone mobile. J’avais déjà travaillé avec un petit écran chez Marconi, mais c’était un écran monochrome basse résolution : noir-jaune avec 128×32 pixels. Ici, j’avais soudainement 536×240 pixels à ma disposition avec 65 536 couleurs différentes. Cela a permis d’utiliser également des photographies.
Un ESP32 S3 est un microcontrôleur très moderne et puissant en 2024 qui peut même jouer au jeu 3D classique DOOM. Mais ce n’est pas encore un ordinateur à part entière. Chaque photo a donc dû être soigneusement compressée pour occuper le moins d’espace de stockage possible. Pour composer l’écran, j’ai dû utiliser des « sprites », une technique dont je me souvenais de l’époque du Commodore 64.
L’utilisation de polices non standard s’est également avérée difficile en raison de l’espace de stockage limité. La police que j’ai utilisée pour les titres à l’écran interférait avec le moteur du curseur laser. Chaque fois qu’un titre avec cette police apparaissait à l’écran, le curseur laser s’arrêtait. Au final, j’ai conçu moi-même une police pour les titres et une autre pour le sous-titre « Brain scanner ».
J’ai voulu utiliser l’écran pour illustrer les possibilités d’un scanner IRM. Le premier mode était donc un scan complet du bas, le tronc cérébral, jusqu’en haut. J’ai trouvé sur internet une série de 24 coupes IRM qui correspondaient très bien aux 24 étapes de mon laser. À chaque étape du laser, je laisse la sphère tourner une fois, ce que j’illustre sur l’écran avec une structure circulaire de l’image scannée.
Un deuxième mode consiste à cartographier les émotions dans le cerveau humain. Ici, le laser peut rester à une hauteur, mais nous proposons au sujet de test une photo avec certaines émotions à chaque fois. L’examen montre ensuite quelles zones du cerveau sont activées.
J’ai ajouté une simulation d’un moniteur de fréquence cardiaque, incluant des effets sonores, pour illustrer également l’effet de certaines émotions sur la fréquence cardiaque. Avec des photos effrayantes, vous voyez et entendez le rythme cardiaque s’accélérer.
Une variante de la recherche sur les émotions est une application commerciale, dans laquelle l’effet de marques commerciales connues au niveau international sur certaines zones du cerveau est étudié. Je n’ai aucune idée si cela se fait déjà dans la pratique, mais si j’y pense…
Une autre application est la recherche avec divers tests psychologiques. Le test le plus couramment utilisé pour diagnostiquer des lésions cérébrales, telles que la maladie d’Alzheimer, est le Trail Making Test (TMT), un exercice rapide et facile qui a fait l’objet de recherches approfondies. Dans cette expérience, vous donnez au sujet deux fois un ensemble de points entre lesquels il doit tracer des lignes. La première fois, les points sont numérotés de 1 à 25. Cela est faisable pour la plupart des gens, y compris les personnes souffrant de lésions cérébrales. Le deuxième ensemble de points n’est cependant pas seulement numéroté de 1 à 13, mais il y a aussi des points avec des lettres : A, B, C à L. Le sujet doit maintenant relier les points de cette manière : 1 – A – 2 – B – 3 – C et ainsi de suite. Pour les personnes en bonne santé, cela n’est que légèrement plus difficile, ce qui entraîne un temps légèrement plus long pour accomplir la tâche. Cependant, pour les personnes souffrant de problèmes cérébraux, cette tâche est nettement plus difficile. Ils prennent beaucoup plus de temps que le premier test. La différence de temps entre le premier et le deuxième test est prise en compte lors de la détermination du diagnostic.
Il s’est avéré que c’était un travail considérable de simuler ce TMT en C++, le langage de programmation pour les microcontrôleurs simples. Mes connaissances en C++ étaient assez limitées. Je l’avais utilisé dans des projets précédents, mais ils étaient loin d’être aussi complexes que le Tehuti. Il existe depuis longtemps, mais il est considéré comme l’un des langages de programmation les plus difficiles. C’est principalement parce que vous avez un accès direct à la mémoire du microcontrôleur : un grand pouvoir implique de grandes responsabilités.
Heureusement, 2024 a été l’année de la percée des chatbots IA. J’ai pu soumettre mes problèmes C++ à ChatGPT et j’ai généralement obtenu une réponse utile. Pour être clair, aucun des aspects créatifs et visuels du Tehuti n’a été généré par l’intelligence artificielle. Cela m’a seulement servi de point de référence pour surmonter les problèmes de programmation.
Après le Trail Making Test, j’ai ajouté quelques autres tests psychologiques classiques, tels que le Stroop Color Test et le Rorschach et le Thematic Apperception Test, totalement non scientifiques.
Dans toutes les simulations, j’ai utilisé des valeurs « aléatoires » à de nombreux points pour donner une représentation réaliste de la réalité. Par exemple, notre cœur n’est pas un métronome. Chaque battement de cœur est légèrement plus court ou plus long que le suivant. La différence est généralement trop petite pour que nous la remarquions consciemment. Par exemple, dans le TMT, je ne voulais pas que les lignes simulées entre les points soient dessinées droites. J’ai donc également ajouté toutes sortes de rendus, y compris la possibilité de faire des erreurs occasionnelles, tout comme le font les sujets humains.
Je suis très fier du circuit imprimé (PCB) que j’ai conçu moi-même. C’est la photo sur laquelle je soude les différents composants électroniques. Le microcontrôleur a besoin de capteurs externes, de résistances et de transistors pour contrôler correctement les moteurs et le laser. J’ai conçu le PCB dans KiCad, un programme open source, qui a généré toutes les données nécessaires pour que la carte soit fabriquée en Chine. Une semaine après l’envoi du code j’ai reçu les 10 magnifiques circuits imprimés par la poste.