Neurosciences

Connecter les cerveaux de trois singes pour les faire penser ensemble

Des chercheurs américains ont relié électroniquement les cortex de trois singes rhésus, les faisant travailler en synchronisation: les animaux parviennent à accomplir ensemble des tâches plus efficacement que s’ils les faisaient seuls. Selon les chercheurs, cette avancée constituerait le premier «superordinateur organique», ou «réseau de cerveaux». Ou quand la science-fiction deviendrait réalité. Des résultats qui créent le débat parmi les neuroscientifiques

Les cerveaux de trois singesreliés pour mieux réfléchir

Neurosciences Des chercheurs ont connecté les cortex de trois singes, puis de quatre rats, les faisant travailler en synchronisation

Un pas vers le premier «ordinateur organique»

Comment, à partir de trois ordinateurs, obtenir une machine trois fois plus puissante? En les connectant! Le cerveau étant souvent comparé à un ordinateur biologique, des scientifiques se sont dit qu’il devait être possible de réaliser la même prouesse avec des cortex de mammifères, toujours avec des connexions électroniques. Dans deux articles paraissant le 9 juillet dans la revue Scientific Reports, ils expliquent comment ils y sont parvenus, reliant les cerveaux de trois singes rhésus, puis ceux de quatre rats, les animaux parvenant alors à accomplir ensemble des tâches assignées plus efficacement que s’ils les faisaient seuls. Et les chercheurs de créer ce qu’ils appellent, en anglais, un «brainet», ou réseau de cerveaux.

Ces résultats ne font qu’alimenter un vif débat parmi les neuroscientifiques, commencé il y a plus de deux ans par Miguel Nicolelis, de l’Université américaine Duke à Durham, qui fut professeur invité à l’EPFL. En 2013, ce chercheur, parfois considéré comme atypique, a publié ses recherches déjà dans les Scientific Reports . Celles-ci utilisent deux rats. Dans le cerveau du premier, l’«encodeur», ont été greffées des puces d’électrodes pour «lire» l’activité des neurones. Le rongeur devait accomplir un acte simple: presser sur l’un de deux leviers sur lequel s’allumait une lumière. L’activité neuronale enregistrée était convertie en signaux électriques.

Le deuxième rat, le «décodeur», se voyait équipé d’un implant similaire, relié au premier par un câble. A travers cet implant, les signaux de son compère étaient transformés en impulsions électriques qui déclenchaient des actions dans son cortex. L’animal réagissait en actionnant de son côté… le même des deux leviers. Et ceci dans 64% des cas – un taux suffisant pour conclure que le «décodeur» n’agissait pas au hasard.

Les critiques fusèrent devant ces résultats: failles méthodologiques, absence de rats «contrôle» (permettant de discriminer l’impact réel de la connexion), conclusions abusives. «Mais depuis, une soixantaine d’études similaires, notamment sur des êtres humains, ont été lancées», dit Miguel Nicolelis, voyant là une validation de ses travaux.

En 2014 en effet, trois groupes – dans les Universités de Seattle et Harvard ainsi qu’au sein de la société Starlab à Barcelone – ont dévoilé leur interface intercérébrale humaine . Dans ces cas, la méthodologie est un peu différente, car non invasive. D’un côté, les pensées d’un individu sont «lues» à l’aide d’un casque d’électroencéphalographie (EEG); puis ces signaux sont codés. De l’autre côté, un cobaye, la tête surmontée d’un système de stimulation magnétique transcrânienne: les signaux reçus y sont transformés en impulsions magnétiques qui, dirigées vers le cortex, y instillent tantôt des flashes lumineux, tantôt des mouvements réflexes, tantôt des messages visuels. Le débat est alors reparti, d’aucuns dénonçant là une simple mise en scène synchronisée de deux techniques éprouvées.

Dans ses nouvelles recherches, Miguel Nicolelis fait un pas de plus. Dans une première expérience, il a connecté électroniquement le cerveau de trois singes placés dans des pièces séparées à l’interface d’un même ordinateur. Le jeu proposé à ces animaux consistait à les faire déplacer par leur pensée – une prouesse elle-même déjà décrite dans la littérature – un curseur vers une cible. Or chacun d’eux ne pouvait le bouger que dans deux des trois directions de l’espace. «Les singes étaient contraints de travailler et de penser ensemble pour réussir en 3D, et cela uniquement à travers les signaux émis et reçus en retour par leur cortex», dit Miguel Nicolelis. Résultat: «Avec un peu d’entraînement, ils parvenaient à coordonner l’activité de leurs cerveaux.» Le plus étonnant? «Il leur a fallu peu de temps pour les synchroniser.» Enfin, «ils parvenaient mieux à réaliser cette tâche à plusieurs que seuls!»

Dans la seconde expérience, quatre rats ont été connectés, par paires de deux. Les chercheurs leur ont fait réaliser divers exercices, toujours sur ordinateur: tests logiques ou de mémoire, choix binaire d’une action. A nouveau, ils affirment avoir observé que les rongeurs, en synchronisant l’activité de leur cerveau, performaient mieux.

«Ces résultats soutiennent l’hypothèse originelle que les «brainets» peuvent servir de banc d’essai pour développer des «ordinateurs organiques» nés de l’interface entre les cerveaux de multiples animaux et des ordinateurs», conclut le communiqué de l’Université Duke. Mieux: selon Miguel Nicolelis, une telle interface permet d’apporter une solution à des problèmes non résolubles par une « machine de Turing », soit un ordinateur ordinaire. Ce qui lui fait dire que le cerveau ne pourra jamais être simulé informatiquement – une idée qu’il développe dans son livre sorti il y a peu , coécrit avec l’informaticien de l’EPFL Ronald Cicurel *.

Une conclusion similaire, en 2013, avait déjà fait bondir nombre d’experts, l’un d’eux, Lee Miller de l’Université Northwestern d’Evanston, qualifiant l’article de «pauvre script de science-fiction holly­woodienne». Contacté par Le Temps, il n’a pas souhaité se prononcer sur les récents travaux de Nicolelis. Pas plus que deux autres chercheurs du domaine, qui conseillent de minimiser la résonance médiatique de ces résultats. Et de souligner que si ces avancées étaient vraiment révolutionnaires, elles auraient trouvé leur chemin jusque dans les revues les plus prestigieuses, comme Nature ou Science, plutôt que dans Scientific Reports ; car si les deux premières mettent un point d’honneur à ne sélectionner et publier que des études prescriptrices, la dernière accepte tout article pour autant que la méthodologie scientifique que celui-ci décrit soit valide, mais sans qualifier l’importance des résultats.

L’intéressé, lui, réfute en disant que «ces critiques viennent de nos compétiteurs, et ne sont pas scientifiques. Ou alors de gens, des neuroscientifiques plasticiens traditionnels, qui ne comprennent pas ce que nous faisons. Nous sommes précurseurs, et menons des travaux aux limites des interactions entre cerveaux et ordinateurs.»

Invité à les commenter, Douglas Weber, bio-ingénieur à l’Université de Pittsburgh , remet les pendules à l’heure: «Le concept de cerveaux interconnectés est intéressant et inspire celui d’«intelligence collective». Les interfaces neurales existantes offrent le potentiel d’en faire une éventuelle réalité. Mais même les outils les plus avancés de cette technologie restent limités. S’il est possible d’enregistrer simultanément l’activité de centaines de neurones, il est plus difficile d’envoyer des informations dans le cerveau. Si bien que l’étendue des possibilités demeure encore restreinte . Les auteurs disent avoir démontré un «transfert d’informations» entre deux cerveaux; c’est une exagération grossière.» L’expert n’est pas que négatif: «Il y a un énorme potentiel pour des technologies de ce genre. Nous sommes encore loin de les voir émerger dans une application porteuse de sens, mais il vaut déjà la peine de s’interroger sur leurs risques et leurs opportunités.» De plus, «peut-être ces études vont-elles inspirer de nouvelles idées pour explorer la nature des communications dans le système nerveux».

Miguel Nicolelis, lui, a déjà ses idées pour la suite: «Nous envisageons de mettre en place un «brainet» non invasif dans l’entraînement de neuro-réhabilitation de patients sévèrement paralysés.»

* The Relativistic Brain. How it works and why it cannot be simulated by a Turing machine.R. Cicurel et M. Nicolelis, Kios Press

«Le cerveaune pourra jamaisêtre simulé informatiquement»

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