Télépathie

Transmission de pensées

Les travaux sur la télépathie «synthétique» progressent chaque année. Deux rats ont fait de la collaboration cérébrale transcontinentale

Niveau fonctionnalités, un corps humain c’est bien. Mais on peut faire mieux. Depuis Icare, les hommes ont domestiqué la technologie qui permet de voler. Ils n’ont pas l’intention d’en rester là. De tous les superpouvoirs qui font fantasmer notre imaginaire collectif, la télépathie est celui qui semble le plus à notre portée (LT du 4.2.2012). Surtout depuis qu’un rat brésilien et un rat américain ont fait de la collaboration cérébrale transcontinentale (LT du 1.3.2013).

Mais avant de pouvoir transmettre des pensées, il faut pouvoir les lire. L’Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet de visualiser les zones du cerveau qui s’activent, c’est-à-dire celles où le sang afflue. Ces dernières années, des chercheurs de l’Université de Berkeley sont parvenus grâce à cet appareil à reconstruire une sorte de film de ce que des cobayes voyaient. En faisant regarder toute une série de bandes-annonces aux participants allongés dans la machine, ils ont entraîné un algorithme à associer, pour un individu donné, certains schémas d’activité cérébrale aux images qui leur correspondaient. Par la suite, l’ordinateur était capable de produire une esquisse de nouveaux films que le cobaye visionnait, uniquement sur la base des mesures de l’IRM. Le résultat est très approximatif pour l’œil profane, mais les neuroscientifiques ont salué sa précision.

Des chercheurs japonais ont récemment appliqué cette technique à des personnes endormies pour tenter de visualiser leurs rêves (LT 13.4.2013). Ce genre d’outil pourrait aussi être à terme utilisé pour communiquer avec des personnes plongées dans le coma mais qui conservent une activité cérébrale. A un niveau basique, cela a d’ailleurs déjà été fait quelques fois. On pose des questions au patient «inconscient» allongé dans l’IRM. Si la réponse est «oui», on lui demande par exemple d’imaginer qu’il joue au tennis, ce qui active une région motrice du cerveau. Si c’est «non», il doit se représenter en train de se déplacer dans sa maison, ce qui active une zone impliquée dans la localisation spatiale. Un homme canadien, que l’on croyait plongé dans un état végétatif depuis douze ans suite à un accident de voiture, a ainsi pu faire savoir qu’il ne souffrait pas, ont annoncé l’année dernière des neuroscientifiques de l’Université de Western Ontario.

La plupart des interfaces cerveau-machine sont toutefois beaucoup plus simples: un casque muni d’électrodes posées à même le crâne qui enregistrent l’activité électrique du cerveau. C’est ce qu’utilisent les chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) qui ont développé une chaise roulante guidée par la pensée. «On imagine que l’on bouge sa main droite ou gauche pour la faire tourner à droite ou à gauche, explique José del R. Millan, qui dirige les travaux. Cela demande un peu d’entraînement. Il faut s’habituer à moduler son activité cérébrale pour que la machine la comprenne.»

A force, certains arrivent à penser directement à la direction dans laquelle ils veulent aller. «C’est un apprentissage mutuel, poursuit le chercheur. Le système doit aussi apprendre à reconnaître les schémas d’activité cérébrale de chaque utilisateur.» L’équipe de José del R. Millan travaille aussi sur des neuroprothèses, notamment des membres supérieurs. Quant à l’équipe du professeur Bin He, de l’Université américaine du Minnesota, elle a récemment montré que des sujets équipés de casques à électrodes pouvaient commander le déplacement d’un hélicoptère dans le ciel par la seule force de leur pensée. Les signaux cérébraux enregistrés par leur casque ont été transmis à l’hélicoptère par le biais de signaux WiFi.

Mais pour obtenir plus de précision, il faut parfois plonger plus profondément dans le cerveau. Il arrive que l’on ouvre la boîte crânienne pour déposer des grilles d’électrodes directement à la surface de l’organe. Cela se fait notamment pour des patients atteints d’épilepsie ou de tumeurs cérébrales, afin de bien identifier la zone problématique et s’assurer qu’on ne va pas causer de dommages en l’enlevant. C’est en enregistrant l’activité d’une région du cerveau impliquée dans le traitement des sons, chez ce type de malade, que d’autres chercheurs de l’Université de Berkeley sont parvenus l’année dernière à reproduire les mots que ceux-ci entendaient. Ou qu’ils formulaient dans leur tête, puisqu’il semble que les deux tâches soient similaires. La reconstitution audio est à peu près incompréhensible pour une oreille humaine, mais pas pour un ordinateur.

L’équipe de Christophe Bernard, de l’Institut de Neurosciences des Systèmes de l’Université Aix-Marseille, vient de mettre au point un capteur en matériau organique, souple et 20 fois plus fin qu’un cheveu, qui multiplie par dix la qualité du signal. Il devrait trouver des applications immédiates dans la chirurgie cérébrale. Mais pour les chercheurs français, cette nouvelle génération d’électrodes représente aussi le futur des interfaces cerveau-machine. «Lorsque vous voulez décoder l’activité neuronale et la transformer en commandes motrices pour activer une jambe, un bras, une main artificielle ou encore un exosquelette, il faut un signal extrêmement riche et précis, contenant le plus d’informations possible», fait valoir Christophe Bernard.

La coordination d’un exosquelette par la pensée est le but que s’est fixé Miguel Nicolelis, de la Duke University de Durham, en Caroline du Nord, également professeur à l’EPFL. Objectif: permettre à une personne paralysée de donner le coup d’envoi de la coupe du monde de football 2014 au Brésil. Ce n’est pas le seul aspect de la transmission de pensées sur lequel le scientifique travaille. Ses expériences sur des rhésus macaques ont montré que ces derniers étaient capables de contrôler un bras virtuel via des électrodes implantées dans leur cortex moteur, tandis que d’autres électrodes placées dans le cortex somatosensoriel leur renvoyaient une sensation de toucher au contact d’objets virtuels.

Mais ce sont ses derniers travaux, publiés en février dans Scientific Reports, qui ont fait le plus de bruit. Lui et ses collègues ont connecté le cortex moteur d’un rat directement avec le cortex moteur d’un autre rat, pour qu’ils collaborent afin d’accomplir une tâche simple. Chacun était placé séparément devant deux leviers à presser. Pour le premier rongeur – le «codeur» –, une lumière s’allumait au-dessus du bon levier. S’il choisissait correctement, il recevait une récompense. Mais le second – le «décodeur» – n’avait aucune indication visuelle. «Les schémas d’activité électrique enregistrés par les électrodes permettent de déterminer si le codeur a choisi le levier gauche ou droit», explique le Brésilien. En fonction du signal, l’ordinateur envoie au décodeur une ou deux pulsations électriques, ou, au contraire, toute une série de pulsations. L’animal apprend à force de récompenses à reconnaître ce qui correspond à la droite et à la gauche, jusqu’à atteindre un niveau de réussite de près de 70%. Les deux rats ne recevant l’intégralité de leur prime qu’en cas de succès conjoint. Les chercheurs ont pu observer qu’avec l’entraînement, le codeur apprenait aussi à moduler son activité cérébrale pour qu’elle soit plus aisément déchiffrable: «Il prenait des décisions plus vite, de manière plus propre», relève Miguel Nicolelis.

Dans une autre expérience, le premier rat devait faire la différence entre une ouverture étroite ou large grâce à ses moustaches. Cette information était ensuite envoyée au cortex sensoriel du deuxième animal. A-t-on une idée de ce que le rongeur peut ressentir? Comment perçoit-il ces stimulations cérébrales? Comme émanant de l’extérieur ou de lui-même? «Tout ce qu’on sait, c’est que des patients chez qui on a stimulé cette zone au cours d’interventions chirurgicales, rapportent une sensation de toucher, mais différente de celle à laquelle ils sont habitués», répond le neuroscientifique. L’étude du cortex somatosensoriel du rat décodeur a montré que l’animal commençait à avoir une représentation cérébrale des moustaches de son congénère en plus des siennes. Ce point intéresse tout particulièrement Miguel Nicolelis, qui poursuit ses recherches sur les singes afin de voir comment ces expériences affectent le sens du «moi».

Une partie des observations sur les rats a été réalisée alors qu’un animal se trouvait au Brésil, l’autre en Caroline du Nord. Les signaux cérébraux ont été transmis par Internet. Malgré les délais et le bruit dus à la distance, les rongeurs parvenaient encore à collaborer. «En fait, nous créons un ordinateur biologique qui résout un puzzle, poursuit le chercheur. Un système nerveux formé de deux cerveaux de rats.» Il ajoute qu’en théorie ce système n’est pas limité à deux organes, et que l’on pourrait créer tout un réseau de cerveaux. On se rapproche de la science-fiction.

Mais les applications de tous ces travaux sont tout à fait concrètes. Il y a bien les militaires américains qui espèrent mettre au point des casques munis d’électrodes pour pouvoir pointer mentalement dans une direction ou vers une cible. Les civils, eux, se contentent des téléphones portables, radios et autres moyens de communications sans fil somme toute assez bien développés. Ils espèrent plutôt progresser dans le domaine des prothèses et de la médecine. «Pour la réhabilitation de troubles neurologiques, comme la maladie de Parkinson ou l’épilepsie, ou pour venir en aide à des personnes paralysées, aveugles, ou qui ont perdu des sensations tactiles, par exemple», illustre Miguel Nicolelis. Dit comme ça, ça a l’air presque raisonnable.

«Nous créons un ordinateur biologique: un système nerveux formé de deux cerveaux de rats»

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