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…

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…

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.

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.

Human Health

Dans le cadre d’un appel à projets organisé par le pôle de compétitivité, BioWin, Human Waves a décroché un financement pour la mise en oeuvre de son projet NeuroAtt. Objectif: développer un outil d’aide au diagnostic de troubles de déficit de l’attention touchant plus spécifiquement les enfants, que ce trouble soit ou non accompagné d’hyperkinésie. En abrégé: TDAH.

La solution prend la forme d’un exercice cognitif que l’enfant réalise sur ordinateur. Pendant ce temps, ses ondes cérébrales sont analysées afin de générer, en l’espace de 30 minutes, un rapport destiné au praticien.

Initié en mai 2013, le projet de R&D est finalisé à environ 80% et permet déjà à Human Waves de proposer ce genre de diagnostic sous la forme de service. Les 20% de travail restant permettront de créer un logiciel d’analyse des résultats.

Entraînement cérébral

Autre développement, toujours dans le cadre de ce projet NeuroAtt labellisé par BioWin: le 3D Visual Trainer (3DVT), un “entraîneur d’ondes cérébrales” qui permet à toute personne, que ce soit pour le fun ou pour palier à un déséquilibre cérébral quelconque, d’améliorer sa perception visuelle, sa concentration et sa résistance à des distracteurs visuels ou auditifs, positifs ou négatifs.

Obscure cette définition? Le 3DVT permet d’améliorer la perception et l’attention visuelles.

En clair, l’exercice consiste par exemple à s’installer devant un écran, d’enfourcher des lunettes 3D et de “s’amuser” à suivre le déplacement anachronique de petites balles de couleurs à l’écran. Rouges et bleues au départ, elles deviennent soudain toutes bleues. L’idée est de continuer à suivre celles qui étaient rouges au départ et de pouvoir les désigner à la fin de l’animation. L’exercice peut encore être corsé en multipliant les balles, en accélérant leurs déplacements, en insérant des éléments distracteurs. Visuels ou sonores. Positifs ou négatifs. Exemple: le passage d’une balle d’une autre couleur, un bruit soudain… Bruit qui peut être un distracteur positif (encouragement, applaudissement) ou négatif (hurlement, coup de sifflet…)

Disons que c’est la version fun. La version davantage thérapeutique consiste à collecter et à analyser les ondes cérébrales (ses rythmes et ses phases) qui sont générées pendant l’exercice afin de remédier à un déséquilibre.

Nous n’entrerons pas, ici, dans les détails technico-médicaux. Simplement, comme l’explique Anne-Marie Clarinval, “les ondes cérébrales des enfants souffrant d’hyperkinétisme, par exemple, montrent des caractéristiques atypiques par rapport à ce que déclenche normalement un événement se produisant à l’écran. La solution permet donc non seulement de les repérer mais aussi de les modifier via entraînement”. Il s’agit par exemple de s’entraîner à suivre les bonnes balles, à mémoriser leur emplacement. Une répétition de l’exercice avec un nombre croissant d’objets, d’éléments distracteurs, et avec accélération de la vitesse de déplacement des balles, permet de modifier les ondes cérébrales et, dès lors, de remédier aux déséquilibres.

Quand l’IT mobile devient neurotechnologie

Dans un registre un rien différent mais toujours dans une finalité santé, Human Waves a développé, en collaboration avec le CHU Brugmann et, plus spécifiquement, avec le Professeur Paul Verbanck, psychiatre spécialisé en addictions et alcoologie, une application mobile baptisée AlcoSafe.

L’appli est un outil d’aide à la détection et au traitement de troubles liés à l’alcoolisme. Elle se présente sous la forme d’une série de questionnaires (courts ou plus détaillés) qui permettent à une personne d’évaluer son comportement vis-à-vis de l’alcool et, potentiellement, de prendre conscience d’un problème d’alcoolisme et de contrôler sa consommation. L’auto-évaluation s’accompagne de la possibilité de transmettre le résultat des tests via courriel à un destinataire de son choix, en ce compris donc à un médecin, alcoologue ou psychologue.

Anne-Marie Clarinval: “Human Waves désire se positionner progressivement dans le domaine des addictions et proposer à terme des produits neurotechnologiques liés aux problèmes d’addiction.”

Outre les questionnaires, l’appli comporte une portion visuelle grâce à laquelle il est possible de suivre sa consommation d’alcool, au jour le jour, en notant ses consommations (x verres, ou bouteilles, de vin ou de bière, d’alcools plus forts…) pendant une période déterminée. Avec possibilité de se donner des objectifs, avec messages d’alerte de l’appli si on les dépasse. L’appli livre également des conseils. Et garde en mémoire l’historique de consommation. Permettant ainsi de générer des rapports sur le long terme.

AlcoSafe existe pour l’instant en version Android (une version iOS est envisagée). Elle permet à la spin-off de diversifier ses activités et cibles. Objectif: “nous positionner progressivement dans le domaine des addictions et proposer à terme des produits neurotechnologiques liés aux problèmes d’addiction.”

Disponible en français, néerlandais et espagnol, AlcoSafe sera également traduite en anglais et allemand.

Son mode de commercialisation n’a pas encore été totalement décidé. Elle pourrait être proposée en téléchargement via la “store” Android. Ou être proposée par l’une ou l’autre société pharmaceutique, avec qui Human Waves a déjà pris contact. L’idée étant pour cette ou ces sociétés de se différencier commercialement en proposant une appli en même temps que leurs médicaments destinés à traiter les alcooliques. En effet, le fait pour un patient d’utiliser l’application pourrait lui permettre d’obtenir un remboursement partiel de son traitement par l’INAMI, remboursement proposé à quiconque apporte la preuve qu’il surveille et tente de remédier à sa maladie en recourant à des moyens complémentaires aux seuls médicaments.