Réaliser des avancées bien réelles sur les mystères du fonctionnement du cerveau en utilisant un environnement virtuel: c’est ce que permet la nouvelle installation dont se sont dotés les chercheurs du Brain and Behaviour Laboratory (BBL) de l’Université de Genève.

Créé en 2009 et situé à l’interface entre les neurosciences cognitives et affectives, le BBL est un complexe de 400 m2 consacré à l’étude du cerveau et du comportement humains. Son dernier système, acquis pour 600 000 francs à l’entreprise Antycip et «unique au monde» selon le psychologue Didier Grandjean, permet de plonger un cobaye dans une situation virtuelle où chaque détail est contrôlé et où les sens sont stimulés comme dans la vie réelle.

Des lunettes permettent de voir en 3D les images de synthèse diffusées par sept vidéoprojecteurs sur les murs et le sol de l’espace cubique. «Ces binocles sont équipés de marqueurs (des billes blanches) dont les mouvements sont captés en temps réel par huit caméras, ce qui permet d’adapter la perspective du décor: quand la personne bouge, sa vision change», dit Naëm Baron, l’ingénieur qui a développé ce logiciel.

Ces lunettes permettent donc de localiser virtuellement l’individu et de moduler les sons d’ambiance ­suivant que, dans un espace ressemblant par exemple à une cuisine, il est plus proche de la fenêtre (et entend alors des gazouillements), du frigo (et perçoit son ronronnement) ou de la radio de table.

Enfin, un dispositif de tuyaux arrivant jusqu’aux narines permet de diffuser des odeurs selon l’endroit où le sujet se trouve ou selon l’objet dont il est proche (plat de fruits, bouquet de fleurs, poubelle).

Surtout, les scientifiques peuvent mesurer les réactions de leurs cobayes et les variations de ses paramètres physiologiques (rythme cardiaque, conductivité de la peau, activité cérébrale, diamètre pupillaire) induites par des stimuli externes, tels une odeur, un danger ou la présence d’un avatar. «Nous avons développé, pour ce personnage ­virtuel, un système qui permet de faire varier son expression faciale en fonction des gestes du sujet, dit Naëm Baron. Cela permet par exemple d’étudier les interactions humaines ou encore les paramètres qui influent sur la prise de décision.»

L’installation servira à des re­cherches psychologiques en neurosciences impliquant largement les sens. «Nous chercherons par exemple à comprendre comment le cerveau fait ou ne fait pas le lien entre les odeurs et les objets (des roses qui émettent un parfum d’orange par exemple…), détaille Matthieu Ischer, assistant de recherches. Ou comment les odeurs sont perçues dans différentes situations. Par exemple dans un tram bondé, où s’accumulent les effluves de transpiration: quel serait l’effet de la diffusion de senteurs agréables? L’avantage de ce laboratoire virtuel, c’est de pouvoir manipuler des éléments qui ne le sont que difficilement dans la vie réelle.»

Les chercheurs se serviront également de cet outil de haute techno­logie pour étudier des pathologies du comportement de divers types, comme les troubles anxieux ou l’autisme. «Grâce aux lunettes, nous pouvons déterminer où le sujet regarde, sachant que les personnes autistes ont de la peine à soutenir le regard des autres», explique Didier Grandjean. Ceci avec aussi, ensuite, la possibilité d’aider les patients qui souffrent de cette affection: «Nous pourrons entraîner de jeunes autistes à «jouer» à travers des inter­actions sociales virtuelles dans un environnement où ils se sentent protégés. L’idée est de tester, puis de mieux appréhender, les distances minimales qu’ils peuvent tolérer avec les autres individus.»

Mieux encore: en couplant l’utilisation du laboratoire virtuel avec celle du «scanner» IRM du BBL, situé au fond du couloir, les neuroscien­tifiques genevois pourront affiner leur quête des mécanismes de fonctionnement du cerveau, notamment ceux impliqués dans les phobies où les peurs pérennes dues à des événements traumatisants: «Une expérience pourrait consister à établir un scan de référence du cerveau d’une personne, puis à l’immerger virtuellement dans une scène traumatisante, explique Didier Grandjean. Le sujet est ensuite replacé dans l’IRM et le même film de la scène lui est remontré. Nous pourrons observer ce qui se passe dans sa tête. Mais surtout, l’action de réactiver cet événement traumatisant fait que son cerveau est alors aussi susceptible de modifications. En effet, parler de ses peurs alors qu’il se trouve non plus dans la scène mais dans l’environnement sécurisé de la salle d’analyse permet au sujet, grâce à la plasticité du ­cerveau, de restreindre les aspects ­émotionnels liés à ses peurs.»

Enfin, les patients ayant subi des lésions du cortex, et d’abord soignés aux Hôpitaux universitaires (HUG) voisins, pourront bénéficier du laboratoire virtuel: «L’utiliser permettra à ceux dont le cerveau n’arrive par exemple plus bien à encoder l’information pour se localiser ou se diriger dans l’espace de développer des stratégies palliatives.»

«Ce système de recherches recourant à la réalité virtuelleest unique au monde»