Neurosciences

Une machine à lire les rêves

En lisant l’activité cérébrale visuelle, des chercheurs japonais identifient une partie du contenu des rêves. Ils en tirent une sorte de film

J’ai rêvé que ma sœur était un lion. Et je donnerais cher pour pouvoir revisionner ce rêve. Comment est-ce que je savais qu’il s’agissait de ma sœur? Ai-je vu une chimère mi-sœur mi-lion? Mon cerveau éveillé est-il seulement capable de comprendre ce que fabrique mon cerveau endormi? Les travaux de chercheurs japonais, publiés la semaine dernière dans Science , nous rapprochent de la machine à lire les songes. En utilisant l’imagerie à résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), ils sont parvenus à décoder partiellement le contenu visuel des rêves de trois cobayes. Et à en reconstituer une sorte de «film».

Cela fait des années que ces scientifiques, ainsi qu’une autre équipe américaine, utilisent cette technologie pour tenter de deviner ce que leurs sujets voient à partir de leur activité cérébrale. Mais, cette fois, les chercheurs ont étudié des personnes endormies dans l’IRM. Ils ont enregistré l’activité du cortex visuel des participants quelques minutes après que ceux-ci se furent assoupis, puis ils les ont réveillés. «Le sujet racontait ce qu’il avait vu puis se rendormait», explique Yukiyasu Kamitani, des Laboratoires de neurosciences informatiques ATR de Kyoto, un des auteurs de l’étude.

Comme on pouvait s’y attendre, les récits étaient souvent peu structurés. Par exemple: «Oui, bon, j’ai vu une personne. Oui. C’était… C’était une sorte de scène où je cachais une clé entre une chaise et un lit et quelqu’un la prenait.» Par analyse lexicale, les chercheurs ont regroupé les objets visuels mentionnés dans une vingtaine de catégories (livre, voiture, homme, femme, etc.).

Ils ont ensuite enregistré l’activité cérébrale de leurs cobayes, lorsque ceux-ci visionnaient des images – collectées sur Internet – correspondant à ces différentes catégories. Les chercheurs ont utilisé ces données pour entraîner un algorithme d’apprentissage automatique. En comparant les schémas d’activité cérébrale d’un sujet lorsqu’il est endormi et ceux qu’il ­produit face à un stimulus visuel extérieur, l’ordinateur parvient à décoder partiellement le contenu de ses rêves. «Ces schémas sont très complexes et difficiles à interpréter, relève Yukiyasu Kamitani, mais l’algorithme peut identifier la signature de certains objets visuels.»

Certaines catégories, comme les lettres ou les personnes, sont mieux détectées par l’ordinateur que d’autres. Mais celui-ci arrive à dire avec une précision de 60 à 70% si un élément était ou non présent dans un rêve. La structure cérébrale variant passablement d’un individu à l’autre, l’algorithme ne fonctionne toutefois que pour une personne, celle qui a fourni les enregistrements avec lesquelles il a été entraîné.

Mehdi Tafti, du Centre d’investigation et de recherche sur le sommeil (CIRS) du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV), se réjouit que les travaux japonais produisent des informations tangibles sur les rêves. «C’est un domaine où il y a tellement d’hypothèses qui ne sont malheureusement pas basées sur des données», commente-t-il. Concernant le contenu, il fallait jusqu’ici s’en remettre aux comptes-rendus des dormeurs, qui oublient souvent passablement d’éléments.

«En outre, réveiller quelqu’un pour savoir ce qu’il rêve est une contradiction, puisque les rêves appartiennent au sommeil», souligne José Haba-Rubio, également du CIRS. Il a même été supposé que les rêves pourraient être une création du cerveau au moment du réveil. L’étude japonaise indique que ça n’est pas le cas. Elle a aussi le mérite, aux yeux des deux chercheurs, de montrer que les circuits neuronaux activés par une image externe ou créée par le cerveau sont les mêmes.

Sophie Schwartz, professeure au Département de neurosciences de la Faculté de médecine de Genève, émet pour sa part quelques réserves sur les travaux présentés. Notamment sur le fait de savoir si les «hallucinations hypnagogiques» des toutes premières minutes de sommeil sont comparables aux songes plus colorés et construits, narrativement parlant, du sommeil paradoxal de fin de cycle, beaucoup plus difficile à observer en IRM. Entre ceux qui estiment que le rêve est cantonné à cette phase et ceux qui pensent qu’il s’agit d’une activité mentale continue, qui se poursuit même à l’éveil, les spécialistes sont divisés sur la question. Sophie Schwartz rejoint néanmoins ses collègues pour saluer la prouesse technique des Japonais.

L’équipe de Yukiyasu Kamitani a aussi concocté une sorte de film des trente dernières secondes d’activité visuelle du cerveau de ses cobayes avant l’éveil. Il ne s’agit pas des images produites par le cerveau lui-même, mais des images collectées sur Internet qui correspondent à la signature détectée par le décodeur à un moment donné. Une sorte de reconstitution chronologique de l’évolution du contenu, où se succèdent des superpositions de rues, bâtiments, femmes, caractères japonais, etc.

On est encore loin d’un résultat intelligible. «C’est un début, relève José Haba-Rubio. Avec le temps, cela deviendra peut-être plus précis.» Yukiyasu Kamitani aimerait développer cet aspect. Avec une technologie un peu plus évoluée, il est envisageable de reconstruire un jour nos rêves sur écran. «Je ne vois pas où serait le problème, relève Sophie Schwartz. Pour autant qu’on dispose d’une méthode d’enregistrement en continu de l’activité cérébrale pendant le sommeil, avec une résolution spatiale et temporelle suffisante. Il faudrait aussi pouvoir étudier une personne pendant assez longtemps, en lui fixant une caméra sur la tête, pour filmer exactement ce qu’elle voit. On constituerait ainsi un répertoire d’images et des signatures cérébrales correspondantes qui permettrait de recréer le film de ses rêves.»

Il faudra toutefois se contenter de la version muette, du moins dans un premier temps, avertit la chercheuse, parce que décoder les paroles est encore hors de portée. «Il est aussi possible que nous n’arrivions jamais à obtenir un certain niveau de détail, comme les formes précises et les couleurs, nuance Yukiyasu Kamitani. Quand un sujet dit qu’il a rêvé d’une femme, il est souvent incapable de donner la teinte de ses vêtements. Peut-être manque-t-il aux rêves certains aspects visuels, comme la couleur ou la texture. Il est possible que les informations qu’ils contiennent aient une structure différente, plus compliquées que celle d’un film ou d’une image.»

Il n’est en outre pas certain que ces informations soient compréhensibles pour quelqu’un d’éveillé. «L’organisation du cerveau n’est pas du tout la même pendant les phases de sommeil et d’éveil. Les connections au sein du cortex sont différentes, ce qui fait que l’on n’analyse pas les choses de la même manière», explique Mehdi Tafti. La déconnexion de notre cortex frontal lève nos inhibitions et nous permet de faire en rêve des choses que nous ne nous autoriserions pas consciemment, ajoute José Haba-Rubio.

Les «bizarreries» ne devraient toutefois pas poser de problèmes à la machine, libre, elle, de tout a priori logique. «Ces nouvelles méthodes d’analyse ne sont pas limitées au décodage d’images déjà vues mais peuvent aussi reconstruire des combinaisons inédites ou impossibles d’éléments visuels, note Sophie Schwartz, comme des vaches violettes ou autres chimères que notre cerveau endormi fabrique.»

Certaines catégories, comme les lettres

ou les personnes,

sont mieux détectées par l’ordinateur

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