Les scientifiques Démontrent une Communication directe de Cerveau à Cerveau chez l’homme

Nous, les humains, avons développé un riche répertoire de communication, du geste aux langages sophistiqués. Toutes ces formes de communication lient des individus autrement séparés de manière à ce qu’ils puissent partager et exprimer leurs expériences singulières et travailler ensemble en collaboration. Dans une nouvelle étude, la technologie remplace le langage comme moyen de communication en reliant directement l’activité du cerveau humain. L’activité électrique du cerveau d’une paire de sujets humains a été transmise au cerveau d’un troisième individu sous la forme de signaux magnétiques, qui transmettaient une instruction pour effectuer une tâche d’une manière particulière. Cette étude ouvre la porte à de nouveaux moyens extraordinaires de collaboration humaine tout en brouillant de manière déconcertante les notions fondamentales d’identité et d’autonomie individuelles.

La communication directe de cerveau à cerveau est un sujet d’intérêt intense depuis de nombreuses années, animé par des motivations aussi diverses que l’enthousiasme futuriste et l’exigence militaire. Dans son livre Beyond Boundaries, l’un des leaders dans le domaine, Miguel Nicolelis, a décrit la fusion de l’activité cérébrale humaine comme l’avenir de l’humanité, la prochaine étape de l’évolution de notre espèce. (Nicolelis siège au conseil des conseillers de Scientific American.) Il a déjà mené une étude dans laquelle il a relié le cerveau de plusieurs rats à l’aide d’électrodes implantées complexes appelées interfaces cerveau-cerveau. Nicolelis et ses co-auteurs ont décrit cette réalisation comme le premier « ordinateur organique » avec des cerveaux vivants attachés ensemble comme s’ils étaient autant de microprocesseurs. Les animaux de ce réseau ont appris à synchroniser l’activité électrique de leurs cellules nerveuses dans la même mesure que celles d’un seul cerveau. Les cerveaux en réseau ont été testés pour des choses telles que leur capacité à discriminer entre deux modèles différents de stimuli électriques, et ils ont systématiquement surpassé les animaux individuels.

Si les cerveaux de rat en réseau sont « plus intelligents » qu’un seul animal, imaginez les capacités d’un supercalculateur biologique de cerveaux humains en réseau. Un tel réseau pourrait permettre aux gens de surmonter les barrières linguistiques. Il pourrait fournir à ceux dont la capacité de communiquer est altérée un nouveau moyen de le faire. De plus, si l’étude sur le rat est correcte, la mise en réseau de cerveaux humains pourrait améliorer les performances. Un tel réseau pourrait-il être un moyen plus rapide, plus efficace et plus intelligent de travailler ensemble?

Le nouvel article a abordé certaines de ces questions en reliant l’activité cérébrale d’un petit réseau d’humains. Trois individus assis dans des pièces séparées ont collaboré pour orienter correctement un bloc afin qu’il puisse combler un vide entre les autres blocs d’un jeu vidéo. Deux personnes qui agissaient en tant qu ‘ »expéditeurs » pouvaient voir l’écart et savaient si le bloc devait être tourné pour s’adapter. La troisième personne, qui servait de « destinataire », était aveugle à la bonne réponse et devait se fier aux instructions envoyées par les expéditeurs.

Les deux émetteurs étaient équipés d’électroencéphalographes (EEG) qui enregistraient l’activité électrique de leur cerveau. Les expéditeurs ont pu voir l’orientation du bloc et décider s’il fallait signaler au récepteur de le faire pivoter. Ils se sont concentrés sur un voyant clignotant à haute fréquence pour transmettre l’instruction de tourner ou se sont concentrés sur un clignotant à basse fréquence pour signaler de ne pas le faire. Les différences dans les fréquences de clignotement ont provoqué des réponses cérébrales disparates chez les émetteurs, qui ont été capturées par les EEG et envoyées, via une interface informatique, au récepteur. Une impulsion magnétique a été transmise au récepteur à l’aide d’un dispositif de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) si un émetteur signalait de tourner. Cette impulsion magnétique a provoqué un éclair de lumière (un phosphène) dans le champ visuel du récepteur comme signal pour faire tourner le bloc. L’absence de signal dans un laps de temps discret a été l’instruction de ne pas tourner le bloc.

Après avoir recueilli les instructions des deux expéditeurs, le récepteur a décidé de faire pivoter le bloc. Comme les expéditeurs, le récepteur était équipé d’un EEG, dans ce cas pour signaler ce choix à l’ordinateur. Une fois que le récepteur a décidé de l’orientation du bloc, le jeu s’est terminé et les résultats ont été donnés aux trois participants. Cela a permis aux expéditeurs d’évaluer les actions du destinataire et au destinataire d’évaluer l’exactitude de chaque expéditeur.

L’équipe a ensuite eu une seconde chance d’améliorer ses performances. Dans l’ensemble, cinq groupes d’individus ont été testés à l’aide de ce réseau, appelé « BrainNet », et, en moyenne, ils ont obtenu une précision supérieure à 80% dans l’accomplissement de la tâche.

Afin d’intensifier le défi, les enquêteurs ajoutaient parfois du bruit au signal envoyé par l’un des expéditeurs. Confrontés à des directions contradictoires ou ambiguës, les destinataires ont rapidement appris à identifier et à suivre les instructions de l’expéditeur le plus précis. Ce processus a imité certaines des caractéristiques des réseaux sociaux « conventionnels », selon le rapport.

Cette étude est une extension naturelle des travaux précédemment réalisés sur des animaux de laboratoire. En plus du travail de liaison entre les cerveaux de rat, le laboratoire de Nicolelis est chargé de relier plusieurs cerveaux de primates en un « Brainet » (à ne pas confondre avec le BrainNet discuté ci-dessus), dans lequel les primates ont appris à coopérer dans l’exécution d’une tâche commune via des interfaces cerveau-ordinateur (BCI). Cette fois, trois primates ont été connectés au même ordinateur avec des ICC implantés et ont simultanément essayé de déplacer un curseur vers une cible. Les animaux n’étaient pas directement liés les uns aux autres dans ce cas, et le défi était pour eux de réaliser un exploit de traitement parallèle, chacun dirigeant son activité vers un but tout en compensant continuellement l’activité des autres.

Les interfaces cerveau-cerveau s’étendent également à toutes les espèces, les humains utilisant des méthodes non invasives similaires à celles de l’étude BrainNet pour contrôler les cafards ou les rats qui avaient des interfaces cérébrales implantées chirurgicalement. Dans un rapport, un humain utilisant une interface cérébrale non invasive liée, via un ordinateur, au BCI d’un rat anesthésié a pu déplacer la queue de l’animal. Alors que dans une autre étude, un humain contrôlait un rat comme un cyborg en mouvement libre.

Les chercheurs du nouvel article soulignent qu’il s’agit du premier rapport dans lequel les cerveaux de plusieurs humains ont été liés de manière totalement non invasive. Ils affirment que le nombre d’individus dont le cerveau pourrait être mis en réseau est essentiellement illimité. Pourtant, l’information véhiculée est actuellement très simple: une instruction binaire oui ou non. En plus d’être une façon très complexe de jouer à un jeu vidéo de type Tetris, où pourraient mener ces efforts?

Les auteurs proposent que le transfert d’informations à l’aide d’approches non invasives pourrait être amélioré en imitant simultanément l’activité cérébrale à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) afin d’augmenter les informations qu’un émetteur pourrait transmettre. Mais l’IRMf n’est pas une procédure simple et elle augmenterait la complexité d’une approche déjà extraordinairement complexe du partage de l’information. Les chercheurs proposent également que le TMS puisse être délivré, de manière ciblée, à des régions cérébrales spécifiques afin de susciter la prise de conscience d’un contenu sémantique particulier dans le cerveau du récepteur.

Pendant ce temps, les outils d’interfaçage cérébral plus invasif — et peut—être plus efficace – se développent rapidement. Elon Musk a récemment annoncé le développement d’un BCI robotiquement implantable contenant 3 000 électrodes pour fournir une interaction étendue entre les ordinateurs et les cellules nerveuses du cerveau. Bien qu’impressionnants de portée et de sophistication, ces efforts sont éclipsés par les plans du gouvernement. La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) a dirigé des efforts d’ingénierie pour développer une interface neuronale implantable capable d’engager simultanément un million de cellules nerveuses. Bien que ces BCI ne soient pas développés spécifiquement pour l’interfaçage cerveau–cerveau, il n’est pas difficile d’imaginer qu’ils pourraient être recrutés à de telles fins.

Même si les méthodes utilisées ici sont non invasives et semblent donc beaucoup moins inquiétantes que si une interface neuronale DARPA avait été utilisée, la technologie soulève toujours des préoccupations éthiques, en particulier parce que les technologies associées progressent si rapidement. Par exemple, une future incarnation d’un réseau cerveau à cerveau pourrait-elle permettre à un expéditeur d’avoir un effet coercitif sur un destinataire, altérant ainsi le sens de l’action de ce dernier? Un enregistrement cérébral d’un expéditeur pourrait-il contenir des informations qui pourraient un jour être extraites et porter atteinte à la vie privée de cette personne? Ces efforts pourraient-ils, à un moment donné, compromettre le sentiment de personnalité d’un individu?

Ce travail nous rapproche du futur imaginé par Nicolelis, dans lequel, selon les mots du défunt physicien lauréat du prix Nobel Murray Gell-Man, « les pensées et les sentiments seraient complètement partagés sans la sélectivité ou la tromperie que le langage permet. »En plus d’être quelque peu voyeuriste dans cette quête d’ouverture totale, Nicolelis manque le point. Une des nuances du langage humain est que souvent ce qui n’est pas dit est aussi important que ce qui l’est. Le contenu caché dans l’intimité de son esprit est au cœur de l’autonomie individuelle. Tout ce que nous pouvons gagner en collaboration ou en puissance de calcul en reliant directement les cerveaux peut se faire au prix de choses beaucoup plus importantes.