La communication de cerveau à cerveau est là. Comment nous l'avons fait.

Vous vous souvenez peut-être du neuroscientifique Miguel Nicolelis - il a construit l'exosquelette contrôlé par le cerveau qui a permis à un homme paralysé de lancer le premier ballon de la Coupe du Monde 2014. Sur quoi est-ce qu'il travaille en ce moment ? À construire des façons pour deux esprits (des rats et des singes, pour le moment) d'envoyer des messages de cerveau à cerveau. Regardez jusqu'à la fin pour voir une expérience qui, comme il le dit, ira à "la limite de votre imagination."

Le 12 juin 2014, à 3h33 exactement

dans la douceur d'un après-midi hivernal
de Sao Paulo, au Brésil,

un après-midi hivernal
typique d'Amérique du Sud,

ce gosse, ce jeune homme
que vous voyez ici heureux

comme s'il avait marqué un but,

Juliano Pinto, âgé de 29 ans,
a fait quelque chose de magnifique.

Malgré sa paralysie,

et l'insensibilité de la parte centrale
de son torse jusqu'au bout de ses orteils,

à la suite d'un accident de voiture qui
a tué son frère il y a six ans

et a causé une lésion médullaire complète
qui l'a clouée dans un fauteuil,

Juliano a relevé ce défi
et ce jour-là a fait quelque chose

que presque tout son entourage durant
ces 6 dernières années croyait impossible,

Juliano Pinto a donné le coup d'envoi

de la Coupe du Monde Brésilienne
de Football 2014.

juste par la pensée.

Il ne pouvait pas bouger son corps,

mais il pouvait imaginer les mouvements
nécessaires pour taper dans le ballon.

Un athlète avant la lésion,
il est para-athlète aujourd'hui.

Il participera aux Jeux Paralympiques,
je l'espère, dans quelques années.

Mais ce que la lésion médullaire
n'a pas ôté à Juliano,

c'est sa capacité à rêver.

Et il a bien rêvé cet après-midi,
devant un stade d'environ 75 000 personnes

et une audience télévisée de près
d'un milliard de personnes.

Et ce coup de pied a simplement couronné
30 ans de recherche fondamentale

sur la façon dont le cerveau,

cet univers extraordinaire
que nous avons entre les oreilles,

qu'on ne peut comparer qu'à l'univers
qui se trouve au-dessus de nos têtes

de par ses quelques
100 milliards d'éléments

qui communiquent entre eux
par des connexions électriques,

ce que Juliano a réalisé, il a fallu 30
ans à la recherche pour l'imaginer,

et 15 ans pour le mettre en œuvre.

Quand John Chapin et moi,
il y a 15 ans, avons écrit

qu'on voulait construire quelque chose
appelé un interface cerveau-machine,

c'est-à-dire qui connecte
le cerveau à des appareils

pour que les hommes et les animaux
puissent simplement les déplacer,

quelle que soit la distance
qui les sépare,

rien qu'en imaginant
ce qu'ils veulent faire,

nos collègues nous on dit qu'il
nous fallait l'aide

de professionnels, en psychiatrie.

Et malgré tout, un Écossais
et un Brésilien ont persévéré,

car c'est ainsi qu'on nous a élevés
dans nos pays respectifs,

et pendant 12 ans, 15 ans,

nous avons enchaîné les démonstrations
qui suggéraient que c'était possible.

Une interface cerveau-machine,
ce n'est pas si compliqué.

C'est juste de la recherche
sur le cerveau.

Il s'agit seulelemnt
d'utiliser des capteurs

qui lisent les signaux électriques
émis par le cerveau

pour générer les commandes motrices

qui doivent être transmises
à la moelle épinière,

nous avons donc projeté
des capteurs qui peuvent lire

des centaines, maintenant des milliers
de ces cellules simultanément,

et extraire de ces signaux électriques

la planification du mouvement que
le cerveau génère

pour nous faire enfin nous
déplacer dans l'espace.

Et ainsi, nous avons converti
ces signaux en commandes numériques

que toute machine mécanique, électronique,
ou même virtuelle peut comprendre

pour que le sujet puisse imaginer
ce qu'il ou elle veut faire bouger

et que la machine obéisse
aux ordres du cerveau.

En équipant ces machines
e nombreux types de capteurs,

comme vous allez le voir bientôt,

nous avons en fait envoyé des messages
au cerveau pour lui confirmer

que la volonté motrice était
mise en œuvre, n'importe où :

à côté du sujet, dans la maison voisine,
ou de l'autre côté de la planète.

Et quand ce message est revenu au cerveau,

celui-ci a réalisé son but :
nous faire bouger.

Voici une simple expérience que
nous avons publiée il y a quelques années

où un singe, sans bouger son corps,

a appris à contrôler le mouvement
d'un bras "avatar",

un bras virtuel qui n'existe pas.

Ce que vous entendez, c'est
le bruit du cerveau de ce singe,

alors qu'il explore trois sphères
visuellement identiques

dans un espace virtuel.

Pour obtenir une récompense, une goutte
de jus d'orange que les singes adorent,

l'animal doit détecter et
sélectionner l'un de ces objets

en le touchant,

pas en le voyant, en le touchant,

car chaque fois que sa main virtuelle
touche l'un de ces objets,

un signal électrique remonte au
cerveau de l'animal,

qui décrit parfaitement la texture
de la surface de l'objet,

ainsi l'animal peut décider
quel objet il doit attraper,

et s'il le fait, il obtient une récompense
sans bouger un seul muscle.

Le déjeuner brésilien idéal :

ne pas bouger un muscle
pour avoir son jus d'orange.

Quand on a vu cette expérience,

on a décidé de proposer l'idée
qu'on avait publiée il y a 15 ans.

On a repris cet article.

On l'a sorti du tiroir

et on a suggéré qu'on pourrait
peut-être trouver un être humain paralysé

qui utiliserait l'interface cerveau-machine
pour retrouver la mobilité.

L'idée était que si on a été victime...

et ça peut arriver à n'importe qui.

Je vous le dis, il ne faut qu'un instant.

C'est une milliseconde de collision

dans un accident de voiture qui
transforme complètement votre vie.

Si vous avez une lésion complète
de la moelle épinière,

vous ne bougez pas, les ondes cérébrales
n'atteignent pas vos muscles.

Mais elles continuent
à être générées dans votre tête.

Les paraplégiques et les tétraplégiques
rêvent chaque nuit qu'ils bougent.

Ils l'ont dans leur tête.

Le problème c'est comment
en sortir cette information

et recréer le mouvement.

Alors on a proposé de
créer un nouveau corps.

De créer un gilet robotique.

C'est comme ça que Juliano a pu taper
dans ce ballon juste en pensant,

parce qu'il portait le premier gilet
robotique contrôlé par la pensée,

utilisable par les paraplégiques
et les tétraplégiques pour bouger

et pour retrouver un signal de réponse.

C'était l'idée de départ, il y a 15 ans.

Je vais vous montrer comment
156 personnes originaires de 25 pays

éparpillées sur les cinq continents
de cette belle planète,

ont abandonné leur vie,
ont abandonné leur brevet,

ont abandonné chiens, femmes,
enfants, école, travail,

et se sont unis pour venir au Brésil
pendant 18 mois afin de la réaliser.

Il y a deux ans, quand le Brésil a obtenu
l'organisation de la Coupe du monde,

le gouvernement brésilien a dit vouloir
faire un acte significatif

pendant la cérémonie d'ouverture

du pays qui a réinventé
et perfectionné le football,

jusqu'à notre rencontre
avec les Allemands, bien sûr.

(Rires)

Mais ça, c'est une autre histoire,

et il faut un autre neuroscientifique
pour en discuter.

Pourtant, le Brésil voulait présenter

un pays complètement différent,

qui accorde de l'importance
aux sciences et à la technologie,

et peut faire un cadeau à des millions,
25 millions de personnes dans le monde,

qui ne peuvent plus bouger
à cause d'une lésion médullaire.

On a donc proposé
au gouvernement brésilien et à FIFA :

« Faisons donner le coup d'envoi
de la Coupe du monde 2014

par un paraplégique brésilien

qui, grâce à un exosquelette contrôlé
par la pensée, puisse taper dans le ballon

et en ressentir le contact. »

Ils nous ont regardé comme
si on était complètement cinglés,

et ils nous ont dit :
« D'accord, tentons le coup ! »

On avait 18 mois pour tout faire
à partir de zéro, de rien.

On n'avait pas d'exosquelette,
on n'avait pas de patients,

on n'avait rien de prêt.

Ces gens se sont rassemblés

et, en 18 moins, on a inséré huit patients
dans un programme d'entraînement

et on a tout simplement construit ce truc

qu'on appelle Bra-Santos Dumont 1.

Le premier exosquelette
à contrôle cérébral

porte le nom du scientifique brésilien
le plus célèbre qui ait jamais existé,

Alberto Santos Dumont,

qui, le 19 octobre 1901,
a crée et même piloté

le premier ballon dirigeable sur Paris
devant un million de spectateurs.

Je suis désolé, mes chers amis américains,

j'habite en Caroline du nord,

mais ça c'est passé deux ans
avant le vol des frères Wright

sur la côte de la Caroline du nord.

(Applaudissements)

Le contrôle aérien est brésilien.
(Rires)

On s'est donc réunis

et on a essentiellement
assemblé cet exosquelette,

15 degrés de liberté,
une machine hydraulique

qui peut être contrôlé
par des signaux cérébraux

détectés par une technologie
non invasive, électroencéphalographie,

qui peut permettre au patient
d'imaginer le mouvement

et envoyer ses ordres aux centres
de contrôle, les centres moteurs,

pour qu'ils soient exécutés.

Cet exosquelette était recouvert
d'une peau artificielle,

inventée par Gordon Cheng,
l'un de mes meilleurs amis, à Munich

pour que la sensation venant
du mouvement articulaire

et du contact du pied avec le sol
soit renvoyée au patient par un gilet.

C'est un petit maillot équipé
d'éléments micro-vibrants

qui délivre, en gros, le signal de réponse
au cerveau du patient et le dupe

en créant l'impression que
ce n'est pas la machine qui le porte,

mais plutôt que c'est lui
qui remarche.

On a donc entrepris de faire ça,
et ce que vous allez voir,

ce sont les premiers pas
de notre patient, Bruno.

Il lui faut quelques secondes
pour qu'on configure le tout,

et vous allez voir une lumière bleue
apparaitre sur le devant du casque

parce que Bruno va imaginer
le mouvement qu'il faut accomplir,

l'ordinateur va l'analyser,
Bruno va le vérifier,

et une fois vérifié,

la machine commence à bouger,
contrôlée par le cerveau de Bruno.

Et il vient de le faire.
Il commence à marcher

Après neuf ans sans pouvoir bouger,

il marche tout seul.

Même plus -

(Applaudissements)

non seulement il marche,

mais il sent le sol aussi,

et si la vitesse de
l'exosquelette augmente,

il nous dit qu'il est en train de marcher
à nouveau sur le sable de Santos,

la station balnéaire
où il allait avant l'accident.

Car le cerveau crée une nouvelle sensation
dans la tête de Burno.

Il marche, et à la fin - j'ai
presque épuisé mon temps de parole -

il dit : « Vous savez, les gars,

il faut que je vous emprunte ce truc
pour mon mariage,

je voulais rejoindre le prêtre
sur mes propres jambes.

voir mon épouse et
me tenir debout tout seul. »

Bien sûr, il pourra l'avoir
quand il veut.

On voulait montrer ça pendant la Coupe
du monde, mais on n'y a pas parvenu,

car, pour quelque raison mystérieuse,
FIFA a réduit l'émission de moitié.

Vous allez voir rapidement Jualiano Pinto
dans l'exosquelette qui tape dans la balle

quelques minutes avant
de passer au terrain

pour le faire réellement
devant la foule entière,

et les lumières que vous allez voir
décrivent l’opération.

En gros, les lumières blues qui clignotent
indiquent que l'exosquelette est prêt.

Il peut recevoir des pensées et
renvoyer des signaux de réponse,

et quand Juliano prend la decision
de taper dans la balle,

vous allez voir deux faisceaux
de lumière verte et jaune

partant du casque jusqu'au jambes,

qui représentent les ordres mentaux
qui ont été reçus par l'exosquelette

afin de les réaliser.

En simplement 13 secondes,

Juliano est parvenu à le faire.

Vous pouvez voir les commandes.

Il se prépare, la balle est positionnée
et il donne un coup de pied.

Le plus incroyable est que,

dix secondes après l'avoir fait,
en nous regardant, sur le terrain,

il nous a dit, exultant
comme vous l'avez vu :

« J'ai senti la balle ! »

Ça n'a pas de prix.

(Applaudissements)

Où est-ce que ça nous amène ?

J'ai deux minutes pour vous dire

qu'on va aller au delà
des limites de l'imagination.

La technologie actionnée
par la pensée existe.

Voilà la dernière nouveauté :
publiée il y a un an,

la premier interface cerveau-à-cerveau

qui permet aux animaux
d'échanger des messages télépathiques

pour qu'un animal qui voit
quelque chose dans l'environnement

puisse envoyer un SMS mental,
une torpille neurophysiologique,

au deuxième animal,

et le deuxième animal réalise l'action
qu'on lui demande d'effectuer

sans jamais savoir quel est le message
que l'environnement lui envoie,

car le message est venu
du cerveau du premier animal.

Voilà donc la première démo.

Je vais être très rapide pour
vous montrer les dernières nouveautés.

Mais ce que vous voyez est
un premier rat lorsqu'il est informé

par une lumière qui va apparaître
sur la gauche de la cage

qu'il doit appuyer sur [le levier] gauche
pour obtenir une récompense.

Il s'y rend et il le fait.

En même temps, il envoie un message mental

au deuxième rat,
qui n'a vu aucune lumière,

et ce dernier, 70% du temps,

appuiera sur le levier gauche
et obtiendra la récompense

sans que la lumière ait
jamais touché sa rétine.

Eh bien, nous avons poussé
les limites un peu plus loin

en faisant collaborer mentalement
des singes dans un réseau cérébral

pour qu'ils offrent
leur activité cérébrale

et s'entraident à bouger le bras virtuel
que je vous ai montré,

et vous voyez, ici, la première fois où
ces deux singes combinent leurs cerveaux,

les synchronisent parfaitement
pour faire bouger ce bras virtuel.

Un singe contrôle la dimension x,

l'autre contrôle la dimension y.

Ça devient un peu plus intéressant
quand on met trois singes ensemble

et qu'on demande à un singe
de contrôler x et y,

à un deuxième de contrôler y et z,

et au troisième de contrôler x et z,

et qu'on les fait jouer ensemble,

à placer le bras en 3D dans un cible pour
obtenir le célèbre jus d'orange brésilien.

Et il le font, en fait.

Le point noir représente la moyenne
de toute cette activité cérébrale

en parallèle, en temps réel.

Voilà la définition
d'un ordinateur biologique,

interagir à travers l'activité cérébrale
pour atteindre un but moteur.

Où est-ce que ça nous amène ?

Aucune idée.

Nous ne sommes que des scientifiques.

(Rires)

On nous paie pour jouer les enfants,

pour arriver près du bord
et découvrir ce qu'il y au-delà.

Mais je sais une chose :

Un jour, dans quelques décennies,

quand nos petits-enfants navigueront
sur Internet rien que par la pensée,

ou une mère offrira sa vue
à un enfant autiste qui ne voit pas,

ou quelqu'un parlera grâce à
un pontage cerveau-à-cerveau,

certains d'entre vous se rappelleront que
tout a commencé un après-midi d'hiver

sur un terrain de foot brésilien,
par un coup de pied impossible.

Merci.

(Applaudissements)

Merci.

Bruno Giussani : Merci, Miguel, d'avoir
respecté ton temps de parole.

Je t'aurais accordé
quelques minutes de plus,

parce qu'il y a quelques arguments
que nous aimerions développer,

et, bien sûr, il faut relier nos cerveaux
pour comprendre où l'on va avec tout ça.

Alors, relions-les.

Si j'ai bien compris,

l'un des singes reçoit
un signal en fait,

et l'autre réagit au signal

simplement parce que le premier le reçoit
et transmet l'impulsion neuronale.

Miguel Nicolelis : Pas exactement.

Aucun des singes ne sait que
les deux autres singes existent.

Ils reçoivent un message en 2D,

mais la tâche qu'ils doivent
accomplir est en 3D.

Ils doivent bouger un bras
dans les trois dimensions.

Pourtant, chaque singe ne reçoit
que deux dimensions sur l'écran

que les singes contrôlent.

Et pour accomplir la tâche,

il faut qu'au moins deux singes
connectent leurs cerveaux,

mais l'idéal serait trois.

Ce qu'on a découvert, c'est que
quand un singe commence à ralentir,

les deux autres améliorent
leur performance

pour le faire revenir dans le jeu,

et ceci se règle dynamiquement,

pourtant la synchronie
globale reste la même.

Si on change,
sans le dire aux singes,

les dimensions que
chaque cerveau doit contrôler,

par exemple, celui qui contrôle x et y

doit maintenant contrôler y et z,

le cerveau des animaux va tout de suite
oublier les anciennes dimensions

et commencer à se concentrer
sur les nouvelles.

Ce que je veux dire est qu'
aucune machine de Turing,

aucun ordinateur ne saurait prédire
ce qu'un réseau cérébral va faire.

On assimilera donc la technologie.

La technologie ne nous absorbera jamais.

C'est tout simplement impossible.

BG : Combien de fois tu l'as testé ?

Et combien de réussite s
par rapport aux échecs?

MN : Oh, des dizaines de fois.

Avec les trois singes ?
Oh, plusieurs fois.

Je ne pourrais pas vous en parler ici
si je ne l'avais pas fait plusieurs fois.

J'ai oublié de dire,
par manque de temps,

qu'il y a tout juste trois semaines,
un groupe européen a fait la démonstration

de la première connexion
cerveau-à-cerveau entre des hommes.

BG : Comment est-ce que ça marche ?

MN : C'était une petite info, les grandes
idées ont toujours des origines humbles,

en gros, l'activité cérébrale d'un sujet

a été transmise à un deuxième sujet,
avec une technologie non invasive.

Le premier sujet a reçu un message
visuel, comme pour les rats,

et l'a transmis au deuxième sujet.

Le cortex visuel de ce dernier
a reçu une impulsion magnétique,

et une autre impulsion,
deux impulsions différentes,

Avec la première impulsion,
le sujet voyait une chose,

Avec la deuxième, il a vu
une chose différente,

Et il a su indiquer verbalement

quel était le message que
le premier sujet envoyait

à travers Internet et
d'un continent à l'autre.

BG: Impressionant.
C'est donc vers ça que nous allons.

C'est la prochaine présentation
pour la prochaine conférence TED

Miguel Nicolelis, merci.
MN : Merci, Bruno. Merci.