Brevet FR2902917A1 — publié le 20071228

Système de mesure et de stimulation de l'activité cognitive La présente. invention est relative à un système permettant de stimuler et/ou mesurer/estimer l'activité cognitive et/ou neurologique d'un humain. Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de stimulateurs visuels de l'activité neurologique d'êtres humains. Un objectif de l'invention est de proposer un système améliorant les capacités mnésiques et attentionnelles d'une personne âgée. Il a été décrit dans le document WO-03085622, une méthode d'entraînement de la mémoire assisté par ordinateur, qui utilise différentes techniques de mémorisation. Le brevet US-4,166,452 décrit un système de test de réponses d'un humain à des stimuli par une séquence de tests comportant des stimuli tactiles, visuels ou auditifs, ainsi que des réponses désirées et dans lequel les temps de réponse aux tests sont imprimés. La demande de brevet US-2005/0153267 décrit une méthode assistée par ordinateur d'entraînement à la reconnaissance de phonèmes, dans laquelle des bonifications sont présentées à l'utilisateur en fonction de ses réponses, de façon partiellement aléatoire. Le brevet US-6,896,656 décrit un appareil pour réaliser des tests neurologiques incluant une unité à microprocesseur reliée à un dispositif de détection d'une réaction de l'utilisateur et à un dispositif d'affichage ; des procédures de tests enregistrés provoquent la génération de stimuli et la détection de la réaction du patient. L'appareil inclut une interface de connexion par modem à un réseau d'ordinateurs pour la transmission et la modification des procédures de test. Un objectif de l'invention est de proposer de tels procédés, programmes, systèmes et/ou appareils qui soient améliorés et/ou qui remédient, en partie au moins, aux lacunes ou inconvénients des systèmes connus. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de mesure et/ou stimulation de l'activité cognitive/neurologique d'un utilisateur, le système comportant : - une première mémoire dans laquelle sont enregistrées des données d'exercices à pratiquer par l'utilisateur, - un dispositif d'introduction de données par l'utilisateur, - un dispositif d'affichage d'images, une seconde mémoire dans laquelle sont enregistrées des données de performance de l'utilisateur au cours de la réalisation d'un exercice, et - une unité de traitement de données qui est reliée aux première et seconde mémoires, au dispositif d'introduction de données et au dispositif d'affichage d'images, et qui est arrangée, en particulier programmée, pour : i) commander l'affichage d'images sur le dispositif d'affichage en fonction de données introduites par l'utilisateur à l'aide du dispositif d'introduction et des données d'exercices de la première mémoire, ii) calculer des données de performance en fonction des données introduites par l'utilisateur et du temps de réponse de celui ci, iii) enregistrer dans la seconde mémoire les données de performance calculées. Lesdites première et seconde mémoire, le dispositif d'introduction de données, le dispositif d'affichage d'image et l'unité de traitement de données peuvent être intégrés au sein d'un seul appareil électronique tel qu'un ordinateur personnel, qui peut être portable ou portatif, ou un assistant numérique particulier ( PDA ). Dans un tel cas notamment, le programme de traitement des données peut comporter ûou être essentiellement constitué par- une applet s'exécutant dans un navigateur Internet. Le dispositif d'affichage peut être intégré à un téléviseur ; dans ce cas notamment, le dispositif d'introduction de données peut être constitué par un dispositif de télécommande du téléviseur ; lorsqu'un modem et/ou décodeur est associé/incorporé au téléviseur, lesdites mémoires peuvent y être intégrées et le programme de traitement de données peut également être enregistré et/ou exécuté par le modem/décodeur. L'affichage des images peut également être réalisé par un vidéo projecteur ou par des lunettes de réalité virtuelles. Une télécommande comportant un nombre réduit (notamment un nombre inférieur ou égal à 5) de touches peut servir à l'introduction de données. Les données introduites par l'utilisateur peuvent être essentiellement constituées de données de choix binaire ou tertiaire. L'introduction de données par l'utilisateur peut également se faire par l'intermédiaire du clavier d'un téléphone, d'un écran tactile, d'une souris, ou bien à l'aide d'un dispositif de détection et de reconnaissance vocale, de détection des ondes cérébrales émises par l'utilisateur, ou de détection et d'analyse de mouvements d'une ou plusieurs partie(s) du corps de l'utilisateur, en particulier le tronc, le(s) membre(s), la tête, ou les yeux de l'utilisateur. Selon des modes préférés de réalisation, le système selon l'invention peut comporter en outre : - une troisième mémoire ou base de données contenant des données contextuelles personnelles, c'est-à-dire relatives à un utilisateur particulier ; ces données peuvent notamment comporter des données graphiques telles que des photographies de lieux familiers (ou de personnes connues) pour l'utilisateur ; - une unité de planification de session(s) ou séquence(s) pour déterminer, en fonction notamment de l'historique des exercices déjà réalisés par un utilisateur et de ses performances au cours de ces exercices, une ou plusieurs séquences d'exercices type à réaliser ultérieurement par cet utilisateur ; - une base de données d'exercices type et de distracteurs, chaque exercice type étant conçu pour mesurer ou développer les facultés de mémoire visuelle et/ou spatiale, de mémoire à court terme ou à long terme, et/ou les facultés d'attention focalisée, spatiale, ou partagée de l'utilisateur ; des exercices destinés à améliorer la résistance à la distraction sont prévus pour être réalisés par l'utilisateur au cours d'une séquence d'exercices type ; une unité de génération de session(s) ou séquence(s) d'exercices à réaliser par un utilisateur, qui sont adaptés à cet utilisateur, c'est-à- dire à l'historique des exercices qu'il a déjà réalisés, aux performances qu'il a obtenues et à son contexte personnel ; une base de données d'apprentissage répertoriant l'historique des résultats obtenus par plusieurs utilisateurs du système. Le générateur de séquence(s) est de préférence relié à la base de données contextuelles personnelles pour pouvoir en extraire les données propres à un utilisateur déterminé. Le générateur de séquence élabore une séquence d'exercices adaptés à un utilisateur déterminé, à partir d'une séquence d'exercices type déterminée par l'unité de planification de séquence, en utilisant les données de la base de données d'exercices type et en y incorporant les données contextuelles personnelles de cet utilisateur. Le planificateur de séquence (ou session) peut comporter un classifieur déterminant une séquence d'exercices type à réaliser à partir de l'historique des exercices déjà réalisés par un utilisateur déterminé et à partir d'historiques d'exercices réalisés par d'autres utilisateurs. Ce classifieur peut opérer par classification ou analyse statistique des performances obtenues. Le classifieur peut, en variante, comporter un réseau de neurones (artificiels) pour déterminer une séquence à réaliser en fonction de performances obtenues pour des séquences déjà réalisées. Le planificateur de séquence peut également déterminer une séquence à partir de règles enregistrées dans une mémoire ou base de règles ; le planificateur peut en particulier comporter un système expert. L'unité de génération de séquence d'exercices modifie ou complète les données enregistrées dans la première mémoire. Cette unité peut être prévue dans ù ou associée à ù ladite unité de traitement de données ou ledit appareil électronique, de sorte que l'on dispose d'un appareil autonome, simple, et performant. En variante, l'unité de génération de séquence d'exercices peut être incorporée à un second appareil électronique tel qu'un ordinateur, qui est ù temporairement ou non ù relié au premier appareil électronique par un réseau de télécommunication. La base de données d'apprentissage est de préférence associée à ù enregistrée dans ù ledit second appareil relié au premier appareil par un réseau de télécommunication. La mémoire contenant les données contextuelles personnelles est de préférence associée à ù incorporée dans ù ledit premier appareil. L'unité de planification de séquence(s) et la base de données d'exercices type et de distracteurs peuvent être associées à û incorporées dans û le premier ou le second appareil. D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante, qui se réfère aux dessins annexés et qui illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation et d'utilisation d'un système selon l'invention. La figure 2 illustre plus en détail les principaux composants d'un système selon l'invention ainsi que leur interconnexion. Par référence aux figures 1 et 2, le système selon l'invention comporte deux appareils électroniques 3, 6 de traitement de données qui sont reliés par un réseau 5 de transmission de données tel que le réseau Internet. L'appareil ou ordinateur 6 distant peut héberger la base d'apprentissage 32 répertoriant l'historique des performances/résultats obtenus par plusieurs utilisateurs du système ayant réalisé plusieurs séquences d'exercices, ainsi que la base 34 contenant tous les exercices types proposés aux utilisateurs. Dans les modes de réalisation correspondant aux figures 1 et 2, l'appareil 4 sensible aux réactions de l'utilisateur ûtélécommande par exemple-, et l'appareil 2 de présentation d'images à l'utilisateur ûtel qu'un téléviseur- sont séparés de l'appareil 3, 39 de traitement des données 37 de réaction de l'utilisateur ; en variante, ces trois appareils peuvent être réunis en un seul appareil tel qu'un micro-ordinateur. Par référence à la figure 2 notamment, l'appareil 3 comporte, outre l'unité 39 de traitement des données 37 et la mémoire 39a contenant des données définissant un exercice ûou une séquence d'exercices- en cours de réalisation par l'utilisateur, une mémoire 36 d'enregistrement (temporaire) des performances de l'utilisateur dans la réalisation de cet exercice ùou de cette séquence d'exercices- en cours, ces deux mémoires 36, 39a étant reliées/associées à l'unité 39 (qui comporte généralement un microprocesseur et une horloge). A partir des données 37 caractéristiques des actions de l'utilisateur sur le dispositif 4, l'unité 39 commande l'affichage d'images sur l'appareil 2 et lui délivre des données 38 d'images, selon une séquence de présentation d'images enregistrées dans la mémoire 39a et correspondant à un exercice particulier d'une séquence d'exercices personnalisés. L'unité 39 calcule en outre les performances de l'utilisateur à partir des données 37 et enregistre des données correspondantes ùtelles que le temps de réponse par l'utilisateur à la présentation d'une image, et/ou une donnée de réussite/échec - dans la mémoire 36. Les données de performances ainsi obtenues pour au moins un exercice sont collectées pour être utilisées pour déterminer les prochains exercices qui seront proposés à l'utilisateur. A cet effet, la mémoire 36 est reliée à l'unité 33 qui élabore une séquence d'exercices type ; l'unité 33 est reliée à la base d'apprentissage 32 contenant des données relatives aux performance obtenues par plusieurs utilisateurs. L'unité 33 peut par exemple déterminer une séquence (future) d'exercices type en fonction des performances (passées) d'un utilisateur déterminé, en inférant une augmentation de niveau de difficulté d'exercices à proposer, à partir d'un jeu de règles tel qu'un jeu combinant ùavec un opérateur ET- les trois règles suivantes : Règle RI : l'exercice doit avoir été réalisé au moins trois fois au niveau actuel (courant) ; Règle R2 : au cours des trois dernières réalisations de cet exercice, la performance de l'utilisateur pour l'exercice doit avoir progressé au minimum d'un pourcentage déterminé, d'une fois sur l'autre ; - Règle R3 : (Entre la première réalisation et la réalisation la plus récente, il y a une amélioration d'au moins 20% de la performance) OU (la performance de la dernière fois est supérieure à 90%) ET (pas de baisse de performance entre deux réalisations consécutives de l'exercice, (T-3 et T-2), (T-2 et T-1), et (T-1 et T)). L'unité 33 peut en outre compléter la base 32 en fonction des données reçues de la mémoire 36. La séquence d'exercices déterminée par le planificateur 33 est transmise à un module 35 de génération des données complètes de définition d'un exercice à proposer à l'utilisateur, par une liaison entre ces deux unités/modules 33, 35. Pour élaborer ces données de définition d'un exercice, l'unité 35 combine les données d'exercice type reçues de l'unité 33, avec des données de définition d'une trame d'exercice ûou exercice standard- que l'unité 35 extrait de la base de données 34 d'exercice, ainsi qu'avec des données de personnalisation d'exercice extraites d'une mémoire ou base de données 31 de données personnelles, en fonction de l'identité de l'utilisateur auquel est destiné cet exercice. Les données complètes d'exercice ûou de séquence d'exercices- ainsi déterminées sont transmises à l'unité 39 et/ou à la mémoire 39a qui lui est associée, en vue de la prochaine exécution de cet exercice. Au sens de la présente demande, le terme image signifie, sauf indication explicite ou implicite contraire, outre des images seules, des images associées notamment à des signes visuels (chiffres, lettres, texte, notamment) ou à des signes auditifs (sons, voix, musique), ainsi que des séquences d'images le cas échéant associées à de tel signes (séquences vidéo notamment). REVENDICATIONS 1. Système de mesure ou de stimulation de l'activité cognitive d'un utilisateur, caractérisé en ce qu'il comporte : - une première mémoire (39a) dans laquelle sont enregistrées des données d'exercices à pratiquer par l'utilisateur, - un dispositif (4) d'introduction de données (37) d'action par l'utilisateur, - un dispositif (2) d'affichage d'images (38), - une seconde mémoire (36) dans laquelle sont enregistrées des données de performance de l'utilisateur au cours de la réalisation d'un exercice, et - une unité de traitement de données (3,39) qui est reliée aux première et seconde mémoires, au dispositif d'introduction de données et au dispositif d'affichage d'images, et qui est arrangée, en particulier programmée, pour : i) commander l'affichage d'images sur le dispositif (2) d'affichage en fonction de données (37) introduites par l'utilisateur à l'aide du dispositif (4) d'introduction et des données d'exercices de la première mémoire, ii) calculer des données de performance en fonction des données introduites par l'utilisateur et du temps de réponse de celui ci, iii) enregistrer dans la seconde mémoire les données de performance calculées. 11 2. Système selon la revendication 1 dans lequel lesdites première et seconde mémoires et l'unité de traitement de données sont intégrés au sein d'un premier appareil électronique (2, 3, 4). 3. Système selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le programme de l'unité de traitement des données comporte une applet s'exécutant dans un navigateur Internet. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le dispositif d'affichage est intégré à un téléviseur. 5. Système selon la revendication 4 dans lequel le dispositif d'introduction de données est intégré à û ou constitué par - un dispositif de télécommande du téléviseur. 6. Système selon la revendication 4 ou 5 dans lequel lesdites mémoires et l'unité de traitement de données sont intégrées à un modem ou décodeur associé ou incorporé au téléviseur. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel le dispositif d'introduction de données et/ou le dispositif d'affichage d'image sont intégrés à un premier appareil électronique (2, 3, 4). 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou 7 dans lequel l'affichage des images est réalisé par un vidéo projecteur ou par des lunettes de réalité virtuelles. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou 6 à 8 dans lequel l'introduction de données par l'utilisateur s'effectue par l'intermédiaire du clavier d'un téléphone, d'un écran tactile, ou d'une souris. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou 6 à 8 dans lequel l'introduction de données par l'utilisateur s'effectue à l'aide d'un dispositif de détection et de reconnaissance vocale, de détection des 12 ondes cérébrales émises par l'utilisateur, ou de détection et d'analyse de mouvements d'une ou plusieurs partie(s) du corps de l'utilisateur. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 qui comporte en outre - une troisième mémoire (31) ou base de données contenant des données contextuelles personnelles, c'est-à-dire relatives à un utilisateur particulier, notamment des données graphiques telles que des photographies de lieux ou de personnes ; - une unité (33) de planification de session(s) ou séquence(s) pour déterminer, en fonction notamment de l'historique des exercices déjà réalisés par un utilisateur et de ses performances au cours de ces exercices, une ou plusieurs séquences d'exercices type à réaliser ultérieurement par cet utilisateur ; - une base de données (34) d'exercices type et de distracteurs, chaque exercice type étant conçu pour mesurer ou développer les facultés de mémoire visuelle et/ou spatiale, de mémoire à court terme ou à long terme, et/ou les facultés d'attention focalisée, spatiale, ou partagée de l'utilisateur ; - une unité (35) de génération de session(s) ou séquence(s) d'exercices à réaliser par un utilisateur, qui sont adaptés à cet utilisateur, c'est-à-dire à l'historique des exercices qu'il a déjà réalisés, aux performances qu'il a obtenues et à son contexte personnel ; - une base de données (32) d'apprentissage répertoriant l'historique des résultats de plusieurs utilisateurs du système. 12. Système selon la revendication 11 dans lequel le générateur (35) de séquence(s) est relié à la base de données (31) contextuelles personnelles pour pouvoir en extraire les données propres à un utilisateur déterminé. 13 13. Système selon la revendication 11 ou 12 dans lequel le générateur (35) de séquence élabore une séquence d'exercices adaptés à un utilisateur déterminé à partir d'une séquence d'exercices type déterminée par l'unité (33) de planification de séquence, en utilisant les données (34) de la base de données d'exercices type et en y incorporant les données contextuelles personnelles de cet utilisateur. 14. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 13 dans lequel le planificateur (33) de séquence comporte un classifieur déterminant une séquence d'exercices type à réaliser à partir de l'historique des exercices déjà réalisés par un utilisateur déterminé et à partir d'historiques d'exercices réalisés par d'autres utilisateurs. 15. Système selon la revendication 14 dans lequel le classifieur opère par analyse statistique des performances obtenues. 16. Système selon la revendication 14 dans lequel le classifieur comporte un réseau de neurones artificiels pour déterminer une séquence à réaliser en fonction de performances obtenues pour des séquences déjà réalisées. 17. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 16 dans lequel le planificateur (33) de séquence détermine une séquence à partir de 20 règles (RI, R2, R3) enregistrées dans une mémoire ou base de règles. 18. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 17 dans lequel l'unité (35) de génération de séquence d'exercices modifie ou complète les données enregistrées dans la première mémoire (39a). 19. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 18 dans 25 lequel l'unité (35) de génération de séquence d'exercices et la mémoire (31) contenant les données contextuelles personnelles sont prévues dans ù ou associées à ù ladite unité (39) de traitement de données ou ledit premier appareil électronique (2, 3, 4). 14 20. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 18 dans lequel l'unité (35) de génération de séquence d'exercices est incorporée à un second appareil électronique (6) relié au premier appareil électronique par un réseau (5) de télécommunication. 21. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 20 dans lequel base de données (32) d'apprentissage est associée à ù enregistrée dans ù un second appareil électronique (6).