Mort quasiment dans l'oubli, il y a quatre ans, le grand scientifique espagnol José Delgado (1915-2011) fut un pionnier des neurosciences et réalisa, il y a plus de 50 ans, de nombreuses expériences remarquables dans le domaine du contrôle cérébral. Il fut notamment l'un des premiers chercheurs à implanter avec succès des réseaux d’électrodes sur des cerveaux d'animaux, puis sur des êtres humains, et à montrer qu'il était possible de contrôler certaines fonctions motrices, affectives ou cognitives du cerveau, en utilisant un dispositif électronique, et ce, de manière reproductible.
Après avoir réussi à forcer un chat à lever une patte, il devint célèbre en 1963, en parvenant à stopper un taureau en pleine course en lui implantant des électrodes commandées à distance par un émetteur radio. Mais Delgado ne s'arrêta pas là et se lança dans une série d’expériences fascinantes pour l'époque, sur des humains. Il parvint notamment à inspirer un mot précis dans les pensées et à provoquer grâce à son dispositif, baptisé « stimoceiver », certains états émotionnels, tels que la peur, la concentration ou l'euphorie.
Prolongeant les travaux de son illustre prédécesseur, Miguel Nicolelis réalisa entre 2002 et 2005, à l'Université Duke, des expériences sur des singes qui furent entraînés à atteindre et saisir des objets présentés sur un écran d'ordinateur. Leurs pensées étaient décodées et transmises à un bras robotisé dont ils ne pouvaient voir les mouvements. Les singes apprirent ensuite à contrôler les mouvements du bras robotisé en le regardant. L'interface neuronale captait l'intention de vitesse de déplacement ainsi que l'intention de force mise par le singe pour saisir les objets.
En 2004, Matthew Nagle, tétraplégique depuis 2011 à la suite d'une agression au couteau, fut le premier humain à utiliser une interface neuronale pour restaurer certaines fonctions altérées du cerveau. Cette interface neuronale, baptisée Braingate, avait été mise au point par le Professeur Donoghe de l'Université Brown et elle permettait à Nagle de contrôler un curseur de souris d’ordinateur, allumer et éteindre la télévision, dessiner sur l'écran et surtout contrôler une prothèse de main robotisée.
En 2013, un nouveau pas fut franchi par l'équipe de Miguel Nicolelis. En utilisant un implant de 32 électrodes dans le cortex moteur, ces scientifiques purent démontrer que des rats pouvaient lire dans les pensées d'autres rats afin de trouver la solution d'un problème... La même année, l’équipe du Professeur Bin He, à l'Université du Minnesota présenta un système de télécommande cérébrale suffisamment précis pour permettre le pilotage fin d’un drone, « quadricoptère » dans les trois dimensions (Voir IOP Science).
L'année dernière, des chercheurs des universités technologiques de Munich et de Berlin, étaient parvenus à piloter un simulateur d'avion par la pensée. Il y a quelques semaines, c'est un drone bien réel qui a pu être piloté plusieurs minutes sans encombre par la pensée. Cette expérience a été réalisée au Portugal par la société portugaise Tekever qui participe au programme européen Brainflight visant à introduire des outils de commande cérébrale dans le secteur aérien (Voir Euronews).
Dans cet essai, le pilote, qui était équipé d'un casque à électrodes détectant l'activité électrique du cerveau, s'est concentré sur les mouvements qu'il souhaitait faire réaliser à l'appareil. Les ondes cérébrales spécifiques correspondant à ces ordres précis étaient alors traitées en temps réel par un algorithme, puis transmises aux commandes de l'appareil.
Pour Ricardo Mendes, Président de Tekever, le pilotage cérébral dans les transports, qu’il s’agisse de voitures, de trains ou d’avions, est une perspective inéluctable et n’est plus désormais qu’une question de temps.
Outre-Manche, la firme britannique « This Place », spécialisée dans la conception d’interfaces et de programmes pour le monde médical a, pour sa part, présenté, en juillet 2014, une application étonnante, baptisé « MindRDR » (Voir Los Angeles Times).
Connectée à un capteur d'ondes cérébrales disponible pour 70 € sur Amazon, cette application permet de contrôler quelques fonctions basiques des Google Glass, comme prendre une photo et la poster sur les réseaux sociaux.
Pour l'instant, MindRDR est limité à quelques applications photos, mais le chef de projet, Dusan Hamlin, a déjà précisé que cet outil avait vocation à étendre son utilisation à de nombreux domaines, à commencer par le domaine médical. « La capacité de pouvoir piloter directement par la pensée des systèmes et appareil numériques représenterait un pas de géant vers l’autonomie des personnes lourdement handicapées par l’âge ou la maladie » souligne Hamlin, qui ajoute « Les possibilités de MindRDR s’étendent bien entendu au-delà du domaine médical et devraient également révolutionner pour le grand public les interfaces et les modes d’utilisation de nos appareils numériques d’ici quelques années ».
En décembre dernier, une nouvelle avancée spectaculaire a été réalisée dans le domaine de la commande mentale par des chercheurs de l’Université de médecine de Pittsburgh (Voir UPMC). Il suffit de regarder la vidéo disponible sur le site de ce centre de recherche pour mesurer l’ampleur des progrès accomplis en quelques années dans ce domaine des neuroprothèses.
Âgée de 55 ans, Jan Scheuermann est paraplégique depuis 2003, à la suite d'une dégénérescence spinocérébelleuse. En 2012, elle s’est portée volontaire pour ce projet scientifique révolutionnaire. Deux grilles comportant, au total, 96 microélectrodes ont été implantées chirurgicalement dans son cerveau, précisément sur la région du cortex moteur gauche responsable des mouvements de la main et du bras droits. Les signaux cérébraux ainsi récupérés sont ensuite analysés et traités par ordinateur, à l’aide d’un logiciel spécialement conçu à cet effet. Après une période d’apprentissage de seulement quelques semaines, Jan Scheuermann est parvenue à télécommander par la pensée ses deux prothèses avec un niveau de précision absolument remarquable, ce qui lui permet aujourd’hui d’accomplir facilement des gestes qui requièrent pourtant un enchaînement complexe de mouvements, comme saisir un crayon ou remplir un verre d’eau.
Récemment, Jan Scheuermann est allée encore plus loin et a réussi à piloter dans un simulateur de vol le F-35 Joint Strike Fighter, un avion de chasse américain récent. Mais au lieu de commander ce chasseur à l’aide d’une manette, comme le font les pilotes au cours de leur entraînement, Jan Scheuermann est parvenue à piloter correctement cet avion aux performances hors normes uniquement par la pensée, son cerveau étant directement relié aux commandes du simulateur de vol !
«Notre projet a définitivement établi qu’il est possible d’interpréter les signaux provenant des neurones avec un algorithme informatique relativement simple qui permet de réaliser des enchaînements de mouvements et de gestes fluides et complexes » souligne Jennifer Collinger, l’une des chercheuses qui a participé à ce projet. .
En France, à Grenoble, une équipe de Clinatec, le centre de recherche médicale du CEA, travaille depuis cinq ans sur un exosquelette piloté par la pensée grâce à une grille de ce type. Le but de ces recherches est de permettre aux personnes tétraplégiques de pouvoir remarcher mais les obstacles ne manquent pas pour pouvoir relever ce défi. Les chercheurs doivent notamment inventorier l’ensemble des signaux traduisant l’activité électrique des neurones, ce qui suppose qu’ils parviennent d’abord à isoler correctement ces signaux de très faible amplitude qui sont noyés dans le tumulte de l’activité cérébrale.
Mais en attendant que ces recherches encore très fondamentales n’aboutissent, les premiers dispositifs de contrôle cérébral arrivent déjà sur le marché. Depuis quelques semaines, la première version de Braincontrol, appelée "Basic Communicator", développée par LiquidWeb, est disponible dans le commerce, avec la certification médicale de l’Union Européenne. Ce système intègre un guide de conversation personnalisable et un sélecteur oui/non. Cet outil est destiné aux personnes qui ont des capacités cognitives intactes, mais qui ne sont pas en mesure de se déplacer et de communiquer, même avec l'aide d'autres technologies d'assistance, comme l’eye-tracking. Les prochaines versions de Braincontrol devraient comporter de nouvelles fonctionnalités de communication, comme la dictée vocale, la navigation sur le Web ou le contrôle cérébral de fauteuils roulants ou d’applications domotiques.
Une autre équipe de recherche associant des scientifiques américains, coréens et Singapouriens a conçu et développé un « kit de commande télépathique » (Voir PNAS) plus léger et plus sophistiqué que les casques traditionnels de mesure de l’activité électrique du cerveau. Ce dispositif tient en effet entièrement dans un microfilm plastique recouvert d’électrodes en or, de 300 nanomètres d’épaisseur et 30 micromètres de large, qui se fixe sur l’extérieur de l’oreille et la mastoïde ; il fonctionne par interaction électrique avec la peau.
Comme le souligne John A. Rogers, chercheur à l’Université de l’Illinois, qui a dirigé ces travaux, « la version actuelle de notre appareil reste encore reliée à l’ordinateur par un câble, mais la prochaine version utilisera un système de transmission sans fil des données ». A l’aide de ce système, les volontaires participant à l’expérience ont réussi à « écrire » un texte sur l’ordinateur, uniquement en pensant aux lettres qui le composaient…
Il faut également évoquer le projet Brainwriter-BCI (Voir Daniel Goodwin), un projet « open source » destiné à permettre une utilisation facile et bon marché des signaux électriques induits par l’activité des neurones du cerveau, pour contrôler toutes sortes d’appareils et de dispositifs électroniques, numériques ou robotiques.
Dans ce projet amorcé en 2011, des développeurs ont conçu une plate-forme matérielle basée sur un microcontrôleur Arduino et un processeur Texas Instrument et reliée à huit électrodes qui se fixent sur la tête. Le signal neuronal ainsi récupéré est converti en information numérique, puis transmis à un ordinateur par liaison sans fil Bluetooth. OpenBCI est à présent suffisamment avancé pour être mis sur le marché et il devrait être prochainement commercialisé pour la modeste somme de …375 euros, électrodes comprises ! Ce projet étant ouvert et collaboratif, on peut tabler sur l’énergie et l’ingéniosité de ses participants toujours plus nombreux pour continuer à l’améliorer, tout en en diminuant le coût…
Mais ces extraordinaires avancées en matière de neurosciences et de neuroprothèses recèlent également une face sombre qu’il ne faut pas éluder et qu’il convient de souligner. Il y a deux ans, des scientifiques néerlandais, de l'Université Radboud, à Nijmegen ont ainsi créé un logiciel de reconnaissance de forme qui analyse les images IRM du cerveau pour décoder ce que les sujets observaient. Pendant les essais, les chercheurs ont montré aux participants les lettres B, R, A, I, N et S à l'écran et ont pu identifier exactement à quel moment un participant à cette expérience regardait chacune de ces lettres (Voir Radboud University).
Il y a quelques semaines, une étude française menée par l’équipe de Karim Benchenane et regroupant des chercheurs de l’Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paros (ESPCI et de l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC) a montré pour la première fois qu’il était possible de modifier le comportement de rongeurs en implantant de faux souvenirs complexes dans l’esprit de souris endormies… (Voir Nature).
D’autres travaux sur la manipulation des souvenirs avaient déjà montré qu’en utilisant des outils optogénétiques il était possible d’activer sélectivement par la lumière certains types de neurones et de déclencher chez des souris des sensations fictives, agréables ou désagréables.
Mais cette fois, l’équipe française est allée bien plus loin en implantant des électrodes dans deux régions précises du cerveau de souris. D’une part, dans les « cellules de lieu » de l’hippocampe, qui sont des neurones associés à un endroit particulier et, d’autre part, dans un faisceau de fibres nerveuses impliqué dans le « circuit de la récompense », une région du cerveau associée à la sensation de plaisir.
Ils ont ainsi pu établir un nouveau lien cérébral contrôlable entre ces neurones de lieu et le circuit de la récompense. Les chercheurs ont alors observé que le fait de penser à l’endroit correspondant à cette sensation agréable provoquait un plaisir intense chez ces souris. Celles-ci, après leur réveil, se rendaient d’ailleurs spontanément dans les endroits qui avaient été programmés par les chercheurs. Pour Karim Benchenane, ces résultats montrent « qu’il est possible de fabriquer puis d’implanter un souvenir complexe qui peut être perçu consciemment par la souris, qui l’utilise dans un comportement dirigé vers un but ». On imagine bien entendu sans peine les dérives et les dangers qu’un tel dispositif pourrait entraîner s’il était utilisé hors de tout contrôle médical ou de toute finalité thérapeutique, pour conditionner les individus et modifier leur personnalité.
Même s’il est difficile de prévoir à quelle échéance une technologie fiable permettra de lire, au moins en partie, dans nos pensées, il ne fait plus de doute aujourd’hui que cette perspective, qui relevait encore de la pure science-fiction il y a 10 ans, adviendra bien plus vite que prévu. Notre société va donc être confrontée simultanément aux effets bénéfiques d’une immense avancée scientifique et technologique, qui va permettre à la commande cérébrale et mentale de se banaliser et d’entrer dans notre vie quotidienne, et aux risques redoutables que peuvent entraîner ces nouveaux dispositifs neuro électroniques en matière de manipulation mentale et d’atteinte à l’intimité et aux libertés individuelles.
Nous devons donc, dès à présent, ouvrir un grand débat social et démocratique pour réfléchir au cadre législatif, juridique et éthique indispensable que nous souhaitons mettre en place pour permettre l’utilisation, dans l’intérêt général, de ces fabuleux outils technologiques qui émergent. C’est en menant ce travail de réflexion que nous pourrons faire en sorte que ces instruments aux possibilités extraordinaires ne puissent jamais être utilisés pour nous asservir et restent au service de l’homme, de sa liberté et de sa dignité.
René TRÉGOUËT
Sénateur Honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
