Des implants dans le cerveau d'un humain lui permettent de contrôler des ordinateurs avec son esprit,

à la suite d'un accident qui l'a paralysé

Il y a 16 ans, Dennis DeGray a été paralysé dans un accident. Aujourd'hui, des implants dans son cerveau lui permettent d'avoir un semblant de contrôle. Le soir du 10 octobre 2006, l'esprit de Dennis DeGray était presque coupé de son corps. Après une journée de pêche, il rentre chez lui à Pacific Grove, en Californie, et se rend compte qu'il n'a pas encore sorti les poubelles ni le recyclage. Il pleuvait assez fort, alors il a décidé de sprinter du seuil de sa porte jusqu'aux poubelles à l'extérieur, un sac dans chaque main. En courant, il a glissé sur une plaque de moisissure noire sous des chênes, a atterri durement sur le menton et s'est brisé le cou entre la deuxième et la troisième vertèbre. Voici, ci-dessous, le récit des événements qui ont permis de parvenir aux implants dans son cerveau.

Pendant sa convalescence, DeGray, qui avait 53 ans à l'époque, a appris de ses médecins qu'il était paralysé de façon permanente à partir des clavicules. À l'exception de spasmes vestigiaux, il ne peut pas bouger son torse ou ses membres. « Je suis à peu près aussi blessé qu'on peut l'être sans être sous respirateur, m'a-t-il dit. Pendant plusieurs années après son accident, il s'est contenté de rester allongé, en regardant la chaîne Histoire », alors qu'il s'efforçait d'accepter la réalité de sa blessure.


Quelque temps plus tard, lors d'une collecte de fonds pour la recherche sur les cellules souches, il a rencontré Jaimie Henderson, professeur de neurochirurgie à l'université de Stanford. Les deux hommes se sont mis à parler de robots, un sujet qui intéressait depuis longtemps DeGray, qui a grandi autour de l'atelier d'usinage de sa famille. Comme DeGray s'en souvient, Henderson l'a captivé avec une seule question : voulez-vous piloter un drone ?

Henderson lui a expliqué que lui et ses collègues avaient mis au point une interface cerveau-ordinateur : une connexion expérimentale entre le cerveau d'une personne et un dispositif externe, tel qu'un ordinateur, un membre robotique ou un drone, que la personne pourrait contrôler simplement par la pensée. DeGray était impatient de participer, et a fini par déménager à Menlo Park pour se rapprocher de Stanford en attendant une ouverture dans l'étude et les autorisations nécessaires.

Au cours de l'été 2016, Henderson a ouvert le crâne de DeGray et exposé son cortex - la fine couche extérieure du cerveau, plissée - dans lequel il a implanté deux réseaux d'électrodes de 4 millimètres sur 4 millimètres ressemblant à des lits de clous miniatures. Chaque réseau comportait 100 minuscules pointes métalliques qui, collectivement, enregistraient les impulsions électriques circulant dans quelques centaines de neurones du cortex moteur, une région du cerveau impliquée dans les mouvements volontaires.

Après une période de récupération, plusieurs collaborateurs d'Henderson se sont réunis au domicile de DeGray et l'ont placé devant un écran d'ordinateur affichant un anneau de huit points blancs de la taille d'une pièce de 25 cents, qui devenaient tour à tour orange. La tâche de DeGray consistait à déplacer un curseur vers le point lumineux par la seule force de sa pensée. Les scientifiques ont attaché des câbles à des socles métalliques dépassant de la tête de DeGray, qui transmettaient les signaux électriques enregistrés dans son cerveau à un décodeur : un réseau voisin d'ordinateurs exécutant des algorithmes d'apprentissage automatique.

Ces algorithmes ont été conçus par David Brandman, à l'époque doctorant en neurosciences, qui collaborait avec l'équipe de Stanford dans le cadre d'un consortium appelé BrainGate. Il les a conçus pour associer rapidement différents modèles d'activité neuronale à différents mouvements de la main et pour se mettre à jour toutes les deux ou trois secondes, devenant en théorie plus précis à chaque fois. Si les neurones du crâne de DeGray étaient comme les notes d'un piano, alors ses intentions distinctes étaient analogues à des compositions musicales uniques. Une tentative de lever sa main coïnciderait avec une mélodie neuronale, par exemple, tandis qu'une tentative de déplacer sa main vers la droite correspondrait à une autre. Lorsque le décodeur a appris à identifier les mouvements voulus par DeGray, il a envoyé des commandes pour déplacer le curseur dans la direction correspondante.

Brandman a demandé à DeGray d'imaginer un mouvement qui lui donnerait un contrôle intuitif du curseur. Fixant l'écran de l'ordinateur, cherchant dans son esprit une façon de commencer, DeGray s'est souvenu d'une scène du film "Ghost" dans laquelle le défunt Sam Wheat (joué par Patrick Swayze) fait invisiblement glisser un penny le long d'une porte pour prouver à sa petite amie qu'il existe toujours sous une forme spectrale. DeGray s'est imaginé en train de pousser le curseur avec son doigt comme s'il s'agissait du penny, le poussant vers la cible. Bien qu'il soit physiquement incapable de bouger sa main, il a essayé de le faire de toutes ses forces. Brandman était ravi de voir le décodeur fonctionner aussi rapidement qu'il l'avait espéré. En 37 secondes, DeGray a pris le contrôle du curseur et a atteint le premier point lumineux. En quelques minutes, il a atteint des dizaines de cibles à la suite.

Seules quelques dizaines de personnes sur la planète ont eu des interfaces neuronales intégrées dans leur tissu cortical dans le cadre de recherches cliniques à long terme. DeGray est aujourd'hui l'un des plus expérimentés et des plus dévoués d'entre eux. Depuis cet essai initial, il a passé plus de 1 800 heures, soit près de 400 séances d'entraînement, à contrôler par la pensée diverses formes de technologie. Il a joué à un jeu vidéo, manipulé un membre robotique, envoyé des messages texte et des courriels, acheté des produits sur Amazon et même piloté un drone - juste un simulateur, pour l'instant - le tout sans lever le petit doigt. Ensemble, DeGray et d'autres volontaires explorent les frontières d'une technologie susceptible de modifier fondamentalement la façon dont les humains et les machines interagissent.

Les scientifiques et les ingénieurs créent et étudient des interfaces cerveau-ordinateur depuis les années 1950. Compte tenu de l'ampleur du mystère qui entoure le comportement du cerveau - notamment la façon dont la conscience émerge d'un poids de gelée électrique, les réalisations globales de ces systèmes sont remarquables. Des personnes paralysées équipées d'interfaces neuronales ont appris à jouer des airs simples sur un clavier numérique, à contrôler des exosquelettes et à manœuvrer des membres robotisés avec suffisamment de dextérité pour boire dans une bouteille. En mars, une équipe internationale de scientifiques a publié une étude montrant pour la première fois qu'une personne atteinte d'une paralysie totale du corps a utilisé une interface cerveau-ordinateur pour exprimer ses désirs et ses besoins en formant des phrases, lettre par lettre.

Les interfaces neuronales peuvent également créer des voies de communication bidirectionnelles entre le cerveau et la machine. En 2016, Nathan Copeland, paralysé de la poitrine à la suite d'un accident de voiture, a non seulement tapé du poing le président Barack Obama avec une main robotisée, mais il a également ressenti la sensation tactile de la bosse dans sa propre main, car la prothèse renvoyait des signaux à des électrodes dans son cerveau, stimulant son cortex sensoriel. En combinant la technologie d'imagerie cérébrale et les réseaux neuronaux, les scientifiques ont également déchiffré et partiellement reconstruit des images de l'esprit des gens, produisant des imitations brumeuses qui ressemblent à des polaroïds vieillis ou à des peintures à l'huile maculées.


La plupart des chercheurs qui développent des interfaces cerveau-ordinateur affirment qu'ils s'intéressent avant tout aux applications thérapeutiques, c'est-à-dire au rétablissement du mouvement et de la communication chez les personnes paralysées ou autrement handicapées. Pourtant, le potentiel évident de cette technologie et le nombre croissant de start-up de premier plan qui la développent laissent entrevoir la possibilité d'une adoption beaucoup plus large : un avenir dans lequel les interfaces neuronales améliorent réellement les capacités innées des gens et leur en accordent de...