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15-11-2018

Que ce soit pour grimper sur la plus haute marche du podium ou simplement pour garder la santé, un sportif peut aujourd’hui compter sur la techno pour atteindre ses objectifs.

Muscler son cerveau pour de vrai!

Bon an, mal an, l’Impact de Montréal, les Canucks de Vancouver, les Falcons d’Atlanta et le Manchester United connaissent du succès sur le terrain. Cela, ces équipes le doivent en partie au NeuroTracker, un logiciel de suivi d’objets multiples en 3D conçu par la PME montréalaise CogniSens. Le principe de ce programme d’entraînement cognitif est simple. À l’écran, plusieurs balles défilent simultanément. L’utilisateur doit suivre le mouvement de certaines tout en ignorant sciemment les autres. Au fil du temps, la difficulté augmente : le nombre de balles se multiplie, leur vitesse s’accroît, des tâches doubles sont imposées. Les capacités attentionnelles et cognitives sont alors mises à rude épreuve.

Le logiciel NeuroTracker entraîne les capacités cognitives. Photo: Neurotracker

«Chez des adeptes de sport de groupe, comme le soccer ou le football, ces exercices développent la capacité à gérer des situations de jeu complexes», explique David Labbé, de l’École de technologie supérieure (ÉTS). « Les joueurs entraînent leur vision périphérique et apprennent à focaliser leur attention sur un ou plusieurs éléments. Au final, ils ont plus de ressources cognitives à allouer à leur performance et ils se blessent moins », souligne-t-il. Sur le terrain, cela se traduit par de meilleures performances individuelles et collectives. Du moins, en théorie.

Avec son équipe, le professeur du Département de génie logiciel et des technologies de l’information a entrepris de le vérifier. Ensemble, ils ont réalisé plusieurs études à l’aide du NeuroTracker dans les cinq dernières années, notamment auprès de joueurs de hockey. « Parmi nos belles découvertes, nous avons constaté que les utilisateurs du logiciel prennent de meilleures décisions en situation de jeu. De plus, leurs ligaments croisés antérieurs sont moins durement mis à l’épreuve, ce qui laisse croire à une fréquence moindre de blessures », énumère-t-il.

Parvenir à démontrer l’efficacité d’une solution d’entraînement cognitif, commerciale de surcroît, n’est pas une mince affaire. Dans une étude publiée l’an passé, le Global Council on Brain Health concluait à l’inefficacité généralisée des outils de gymnastique mentale et autres applications de musculation de la matière grise. Selon cette organisation indépendante composée de chercheurs dans le domaine, les preuves en faveur de ces outils sont tout simplement inexistantes. Sauf dans le cas du NeuroTracker, dont la validité a bel et bien été confirmée par la science.

Ils chassent les secondes

Frédéric Domingue et Claude Lajoie sont en quête de watts. Et pas n’importe lesquels : ceux qui permettent d’atteindre la plus haute marche du podium et ceux qui condamnent à l’anonymat du peloton. « Nous travaillons avec des cyclistes de haut niveau dont la forme physique est plafonnée. Leur puissance aérobie maximale ne monte plus, leur seuil lactique est stable… Chez eux, de simples corrections de position et d’équipement peuvent procurer des gains énormes », explique Claude Lajoie, professeur au Département des sciences de l’activité physique de l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR).

Frédéric Domingue, professeur au Département de génie électrique et génie informatique, et Claude Lajoie, professeur au Département des sciences de l’activité physique, tous deux
à l’UQTR. Photo: UQTR

Photo: UQTR

Avec son collègue Frédéric Domingue, professeur au Département de génie électrique et génie informatique de l’UQTR, le chercheur du Laboratoire d’innovations et technologies pour le sport et la performance humaine est en voie de disposer d’une expertise unique en matière d’amélioration des performances à vélo et, dans une moindre mesure, au triathlon. Dans les derniers mois, le duo a bourlingué aux quatre coins de la planète afin d’acquérir le savoir nécessaire à ce noble dessein. Lorsque Québec Science les a joints, ils venaient de passer une semaine en soufflerie à Mooresville, en Caroline du Nord. Un séjour pendant lequel ils ont étudié les effets de l’écoulement de l’air sur le corps d’athlètes − la friction de l’air est la principale résistance que rencontre un cycliste à l’effort sur le plat. Mais, surtout, un séjour onéreux : le tarif horaire pour utiliser de telles installations oscille autour de 400 $ !

Les données recueillies alors représentent un investissement à long terme. « Notre objectif est de concevoir une soufflerie virtuelle, un logiciel 3D qui créera des positions dans le confort de notre laboratoire. On pourra ainsi s’atteler à la chasse aux secondes sans même visiter une véritable soufflerie, une aubaine », affirme Claude Lajoie. Cette démarche sera multidisciplinaire ; elle engagera aussi bien des ingénieurs que des kinésiologues par exemple. En outre, elle s’articulera autour d’étapes logiques qui nécessiteront chacune un appareillage propre, comme l’électromyographie et la spectro-scopie dans le proche infrarouge.

Bien que très appliquées, ces recherches sont susceptibles d’avoir de précieuses retombées scientifiques. À terme, elles pourraient permettre de désigner les facteurs qui limitent la performance chez les cyclistes de haut niveau, rien de moins. « Nous pourrons cibler des constantes chez ces athlètes, s’il y en a bien sûr. Chez l’élite, il est parfois difficile de généraliser la portée des résultats, puisque chaque cas est à priori unique. Or, encore faut-il le prouver », indique celui dont le laboratoire pourrait bientôt se métamorphoser en chaire de recherche sur les méthodes innovantes pour la performance en cyclisme.

Un chandail, mille enjeux

Le chandail intelligent Hexoskin habille les astronautes de la Station spatiale internationale, des athlètes de haut niveau comme les sœurs Dufour-Lapointe et… des candidats à la chirurgie cardiaque. Ce textile bourré de capteurs et d’accéléromètres, produit par l’entreprise québécoise Carré Technologies, pourrait aider à évaluer le taux d’adhésion des patients fraîchement passés sous le bistouri à un programme de réadaptation physique. Voilà ce que souhaite explorer Neila Mezghani, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en analyse de données biomédicales de la Télé-université (TÉLUQ) en mesurant en temps réel et automatiquement la quantité d’exercices réalisés. « Ces patients ont tendance à surestimer leur niveau réel d’activité physique », constate la chercheuse.

Avec son équipe, elle recrutera dans les prochains mois une centaine de sujets, la moitié en forme et l’autre moitié aux prises avec un problème cardiaque en voie (ou non) de guérison. Sous l’œil attentif d’une caméra, chacun exécutera 16 mouvements à cinq reprises pendant plusieurs minutes. Cette base de données de plusieurs milliers d’heures alimentera ensuite des algorithmes élaborés par Neila Mezghani. « Nous enseignerons à une machine à reconnaître et à distinguer entre eux les mouvements. Comme un enfant qui apprend l’alphabet, elle deviendra meilleure au fur et à mesure de son apprentissage », mentionne-t-elle. La richesse des données collectées aura un effet certain, spécifie la scientifique. La preuve : grâce à une telle approche, elle a obtenu un taux de succès de 97 % lors de la conception récente d’une application mobile capable de détecter les chutes.

Neila Mezghani, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en analyse de données biomédicales de la TÉLUQ. Photo: Denis Beaumont/TELUQ

Ces textiles intelligents émettent un signal dont la précision exige la plus grande attention, souligne Tiago H. Falk, professeur à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS). « S’il est facile à mesurer lorsqu’on s’assoit calmement dans un laboratoire, sa précision tend à se dégrader rapidement lorsqu’on bouge. L’activité électrique du cœur se perd alors dans un océan de bruits », signale-t-il. Le contexte souffre alors de ces interférences : la courbe anormale de l’électrocardiogramme est-elle synonyme d’anomalie cardiaque? Ou est-elle simplement due à la fatigue inhérente à un effort physique vigoureux ? Impossible pour l’utilisateur de le savoir avec certitude.

Par le passé, Tiago H. Falk a travaillé sur la reconnaissance automatique de la parole, un domaine dans lequel le message se détériore à cause du bruit ambiant et de la réverbération entre autres. De manière surprenante, ces recherches utiles pour l’amélioration des commandes vocales qui colonisent nos gadgets le sont également pour le perfectionnement des vêtements intelligents. « La parole, comme l’activité cardiaque, musculaire ou cérébrale, a une signature distincte. L’objectif est de déceler ces patrons, puis de les séparer du bruit ambiant », dit l’expert en apprentissage des machines et coauteur d’un brevet qui détaille le procédé complexe pour y arriver. Coïncidence : il mène ses recherches en collaboration avec… Carré Technologies, l’entreprise québécoise derrière l’Hexoskin.

Ce reportage fait partie du supplément réalisé en collaboration avec le réseau de l’Université du Québec

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