Cerveau & Conscience n°2 mai/jun 2015
Cerveau & Conscience n°2 mai/jun 2015
  • Prix facial : 6,90 €

  • Parution : n°2 de mai/jun 2015

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Lafont Presse

  • Format : (210 x 270) mm

  • Nombre de pages : 84

  • Taille du fichier PDF : 25,4 Mo

  • Dans ce numéro : de plus en plus intelligent avec l'âge ?

  • Prix de vente (PDF) : 1 €

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Une interface neuronale directe, aussi appelée IND, ou encore Interface Cerveau-Ordinateur est une interface de communication directe entre un cerveau et un dispositif externe (un ordinateur, un système électronique, etc.). Ces systèmes peuvent être conçus pour assister, améliorer ou réparer des fonctions humaines de cognition ou d’action défaillantes. Les IND sont donc des dispositifs implantés dans le cerveau pour enregistrer l’activité de certaines aires cérébrales et traiter ce code neuronal afin de déclencher artificiellement une action. Les premières interfaces cerveau-machine ont permis à un singe de commander un bras robotisé. Les plus récentes ont permis à un autre singe de commander par la force de sa pensée son propre bras paralysé. Et on commence à les tester de plus en plus chez l’homme. UN PEU D’HISTOIRE… La recherche sur les IND a commencé dans les années 1970 à l’université de Californie à Los Angeles (UCLA). Les publications scientifiques concernant ces recherches mentionnent pour la première fois l’expression « brain-computer interface ». D’autres travaux, réalisés en groupe sous la direction de Schmidt, Fetz et Baker dans la même période établirent que, par une méthode d’entraînement par punition et récompense, des singes pouvaient rapidement apprendre à contrôler par la volonté la fréquence de neurones individuels du cortex moteur primaire. L’étude de conditionnement réalisée par Fetz et ses collègues a tout d’abord démontré que le singe peut apprendre à contrôler 34 INTELLIGENCE MAGAZINE 36 - Cerveau & conscience Les pouvoirs DOSSIER du corps humain « LES POUVOIRS DU CORPS HUMAIN » RECHERCHE Aller toujours plus loin ! Ce qui était de la science-fiction devient une réalité : les progrès réalisés dans les neurosciences, l’informatique et l’intelligence artificielle permettent la communication directe entre le cerveau et une machine. D’abord conçues pour un objectif médical, les interfaces cerveau-machine sont désormais créées aussi pour améliorer les performances humaines. Et les chercheurs veulent aller plus loin : leur ambition est de rendre possible la télépathie, de permettre à chacun de communiquer directement de cerveau à cerveau. la réponse d’un équipement de biofeedback par sa simple pensée. Ce travail a permis, dès les années 1970, de démontrer que le singe est capable de contrôler l’activité individuelle des neurones ou de groupes de neurones dans le cortex moteur primaire, lorsque l’expérimentateur le récompense s’il utilise un chemin neuronal déterminé. De cette époque datent aussi les premières études visant à comprendre les algorithmes qui régissent le cheminement neuronal menant à une action. Dans les années 1980, Apostolos Georgopoulos, de l’université Johns-Hopkins, trouva, chez le macaque rhésus, une loi mathématique expliquant la direction de déplacement de son bras en fonction de l’activité électrique d’un simple neurone de son cortex moteur. Cette fonction était essentiellement une cosinus. Il découvrit aussi que ce sont des groupes de neurones dispersés dans À PROPOS INTERFACE NEURONALE ! Les patients dont les capacités de communication ont été altérées, peuvent bénéficier de la technologie d’une interface neuronale directe pour communiquer. Par cette méthode, ils imaginent une souris d’ordinateur sous leur main et par la pensée, ils arrivent à déplacer un curseur sur un clavier virtuel modélisé sur un écran. En plus de lettres, le clavier inclut des mots prédéfinis facilitant la composition de phrases ou d’idées. Avec de la pratique, un utilisateur de clavier virtuel comme Matthew Nagle arrive à manipuler un clavier virtuel (via une interface neuronale) avec la même aisance que celui qui manipule une souris informatique conventionnelle.
plusieurs régions du cerveau qui contrôlent le mouvement. Malheureusement son équipement ne lui permit pas d’enregistrer l’activité dans toutes ces zones en même temps. À partir des années 1990, la recherche sur les IND a progressé rapidement. Plusieurs équipes de recherche, dont celles de Richard Andersen, John Donoghue, Phillip Kennedy, Miguel Nicolelis et Andrew Schwartz ont réussi à capturer les ondes provenant de centres moteurs du cerveau et à les utiliser pour contrôler des équipements. DES AVANCÉES EXTRAORDINAIRES Depuis les années 1970, le champ de recherche sur les IND s’est spectaculairement étendu, principalement en ce qui concerne les neuroprothèses (neuroprosthetics), qui ont pour fonction de restaurer l’ouïe, la vue ou une incapacité motrice. DOSSIER « LES POUVOIRS DU CORPS HUMAIN » Grâce à la fantastique plasticité du cerveau, il a été constaté que l’influx nerveux produit par les prothèses peut, après un temps d’adaptation, être traité comme un influx naturel. Grâce aux récentes avancées effectuées ces derniers temps, une IND permet non seulement de restaurer des facultés perdues (comme l’ouïe, la vue ou même les mouvements), mais est capable de plus d’étendre ces facultés, bien au-delà des capacités naturelles (comme le contrôle du curseur d’un PC à une vitesse et une précision impossibles à atteindre avec une simple souris, des jeux en ligne et même des membres robotisés). Prospectivement, certains chercheurs ont imaginé la création d’un exocortex. LA PISTE CERVEAU-MACHINE Les chercheurs affinent leurs connaissances des réseaux neuronaux qui régissent les Prospectivement, certains chercheurs ont imaginé la création d’un exocortex. mouvements de la vie quotidienne. Il faudra probablement combiner diverses approches pour réduire, réparer ou compenser les dégâts. Des stimulations de la mœlle ont permis à quelques patients de se tenir debout et de faire quelques pas. Mais il y a des expériences plus impressionnantes encore, comme celles de l’interface cerveau-machine avec des électrodes pour lire l’intention du cerveau de faire un mouvement et relayer le message pour faire entrer les muscles en action. La piste cerveau-machine est très importante, mais on en est encore aux balbutiements, estime Nathanaël Jarrassé, roboticien (CNRS, Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique). On en est aujourd’hui à une recherche de l’interface cerveau-machine pour contrôler et ressentir. C’est en effet ce circuit que l’équipe de Miguel Nicolelis (Duke University, Durham, Etats-Unis), spécialiste des interfacescerveau-machine, a réussi à faire fonctionner avec des singes. Nicolelis et ses collègues avaient déjà habitué des singes macaques à contrôler par la seule pensée un jeu sur un ordinateur. Ils les ont ensuite entraînés à utiliser un bras virtuel sur l’écran. Pour cela, les signaux nerveux envoyés par les neurones moteurs sont enregistrés par des électrodes placées dans le cortex moteur et relayé à l’ordinateur. Ce chercheur travaille sur les interfaces cerveau-machine qui, espère-t-il, permettront un jour à des personnes paralysées de contrôler des appareils par la seule pensée. Une preuve de plus des pouvoirs extraordinaires du corps et du cerveau humains. n À LIRE DÉPASSER SES LIMITES Cet ouvrage raconte l’histoire récente des interfaces cerveau-machine. Il passe en revue toutes les expériences scientifiques qui ont été menées. « Une puce dans la tête : Les interfaces cerveaumachine qui augmentent l’humain pour dépasser ses limites » de Dorian Neerdael, Fyp Editions, 160 pages, 16,50 €. J.B. INTELLIGENCE MAGAZINE 35 Cerveau & conscience - 37



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