Un nouveau développement permet d’implanter des implants cérébraux de niveau supérieur

Les chercheurs révolutionnent les interfaces cerveau-ordinateur à l’aide de l’électronique au silicium

Dans le nouveau projet DARPA, les chercheurs exploitent les dernières technologies dans l’électronique au silicium pour inventer un dispositif d’interface neuronale implantable qui pourrait transformer la façon dont les systèmes artificiels améliorent les fonctions du cerveau.

Aujourd’hui, les dispositifs d’électrodes implantées pour stimuler le cerveau sont des dispositifs extrêmement grossiers avec une poignée d’électrodes qui sont utilisées pour atténuer les effets de la maladie de Parkinson, de l’épilepsie et d’autres affections neurodégénératives. Le nombre de patients avec ces dispositifs représente seulement des dizaines de milliers en raison de l’extrême invasivité du processus d’implantation et de la grande taille du dispositif implanté. L’invention d’un dispositif d’implant moins invasif avec de nombreux autres canaux qui peuvent interagir avec le cerveau entraînerait des améliorations révolutionnaires dans les interfaces cerveau-machine, y compris les interfaces directes avec le cortex auditif et le cortex visuel, en augmentant de manière spectaculaire la façon dont les systèmes artificiels peuvent prendre en charge la fonction cérébrale.

A flexible multielectrode array designed by Shepard and his team. If successful, this noninvasive device could alter the lives of people with hearing and visual impairments and neurodegenerative diseases. Credit: Ken Shepard

Grâce à une nouvelle subvention de 15,8 millions de dollars sur quatre ans de l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense (DARPA) du département de la Défense des États-Unis (United States Department of Defense, abrégé par DoD), le professeur de Columbia Engineering, Ken Shepard, pionnier dans le développement de l’électronique qui interfère avec les systèmes biologiques, dirige une équipe pour faire exactement cela : inventez un dispositif d’interface neuronale implantable qui pourrait transformer la vie de personnes atteintes de maladies neurodégénératives ou de personnes qui ont une déficience visuelle et auditive.

“Ce sujet a attiré beaucoup d’intérêt venant du secteur privé, y compris les start-up Neuralink et Kernel”, explique Shepard, professeur de génie électrique et d’ingénierie biomédical à Columbia Engineering. “Si nous réussissons, la petite taille et l’échelle massive de cet appareil pourraient donner la possibilité pour des interfaces transformationnelles au cerveau y compris des interfaces directes avec le cortex visuel qui permettraient aux patients qui ont perdu leur vue de discriminer des modèles complexes à des résolutions sans précédent. Il s’agit d’un projet très ambitieux pour Columbia, en effet pour nous tous, et nous sommes très heureux d’aborder une question aussi difficile.”

Un implant cérébral se connectera avec 1 million de neurones

Le projet de Shepard se trouve dans le programme de R&D, Neural Engineering System Design (NESDconception de système d’ingénierie de neurones), une partie du plus grand programme de recherche du gouvernement fédéral : l’initiative BRAIN (BRAIN Initiative : Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies – aussi appelé Brain Activity Map Project). NESD vise à développer une interface neuronale implantable qui peut fournir une résolution de signal sans précédent et une bande passante de transfert de données entre le cerveau et le monde numérique. L’équipe de Shepard comprend des chercheurs d’institutions de premier plan comme Baylor College of Medicine, California Institute of Technology, Duke University, New York University, Northwestern et Medtronic. À Columbia, le projet comprend Rafael Yuste (professeur de sciences biologiques et neurosciences, arts et sciences), Liam Paninski (professeur de statistique et de neurosciences, arts et sciences) et Luca Carloni (professeur d’informatique, ingénierie). L’équipe est axée sur la réalisation des objectifs NESD pour concevoir un dispositif d’interface neuronale implantable à l’échelle d’un million de canaux pour permettre l’enregistrement et la stimulation du cortex sensoriel. En outre, ils prévoient de demander l’approbation réglementaire pour commencer les expériences chez l’homme à la fin du programme de quatre ans.

Les scientifiques commencent à travailler sur l’ingénierie inverse du cerveau

“C’est un calendrier très agressif”, note Shepard. “Nous pensons que le seul moyen d’y parvenir est d’utiliser une approche tout électrique qui implique un réseau d’enregistrement de surface massif avec plus d’un million d’électrodes fabriquées comme un dispositif monolithique sur un seul circuit intégré complémentaire en oxyde de métal-semiconducteur (CMOS). Nous travaillons avec Taiwan Semiconductor Manufacturing Company comme notre partenaire de fonderie”.

Compte tenu de la complexité et de l’ampleur des interfaces requises, Shepard et son équipe croient que le degré de non-invasion requis pour l’utilisation humaine dans ce délai agressif ne peut être réalisé qu’avec des architectures d’électrodes basées sur la stimulation et l’enregistrement sur la surface du cerveau. Bien que son approche soit fondée sur la pratique clinique humaine actuelle avec des matrices d’enregistrement en surface, la grande échelle et les exigences du programme NESD nécessitent un écart dramatique par rapport aux approches électriques antérieures des interfaces cerveau. Shepard croit que l’obtention de l’échelle requise pour NESD n’est possible que si son équipe exploite toutes les fonctionnalités de la technologie de pointe CMOS, ainsi que les capacités de fabrication associées de l’industrie, et utilise l’intégration monolithique des électrodes de stimulation/enregistrement avec une plate-forme électronique CMOS sous-jacente.

Les puces implantées sont ultra-conformes à la surface du cerveau, très légères et suffisamment souples pour se déplacer avec le tissu. La puce ne pénètre pas dans le tissu cérébral et utilise l’alimentation sans fil et la télémétrie de données.En utilisant l’état de l’art dans la nanoélectronique au silicium et l’appliquant de manière inhabituelle, nous espérons avoir un impact important sur les interfaces cerveau-ordinateur”, déclare Shepard.Nous avons réuni une équipe de classe mondiale pour traduire nos efforts à des fins humaines à la fin de ce programme”.

Columbia University School of Engineering and Applied Science

* interface neuronale directe – aussi appelée IND ou BCI ou encore ICM (brain-computer interface : interface cerveau-machine, ou encore interface cerveau-ordinateur)

La vision devient temporairement plus claire après avoir zappé le cortex visuel dans le cerveau

Le Lasik [technique d’intervention chirurgicale au laser, Laser-Assisted In-Situ Keratomileusis], les lentilles et les lunettes traitent les problèmes de vision directement à travers des yeux, mais des scientifiques ont aujourd’hui trouvé un moyen de contourner le trouble de la vision en faisant quelque chose à la place du cerveau. Un léger zappe [électrique] de 20 minutes directement dans le cortex visuel du cerveau a démontré une amélioration temporaire de la vision, jusqu’à deux heures, dans une expérimentation conduite sur 20 jeunes participants en bonne santé.

La stimulation transcrânienne à courant direct (transcranial direct-current stimulation : tDCS) a aussi eu un effet de « normalisation » : plus la vue de l’individu était mauvaise, plus l’amélioration était grande ; ceux ayant une vue normale (ou proche de la normale) n’ont pas vu beaucoup de différence.

Pour être clair, la procédure n’est pas un substitut aux lunettes ou au Lasik, étant donné qu’elle n’améliore pas l’état des yeux. Les chercheurs émettent la théorie que l’électricité stimule les signaux visuels pour un traitement plus rapide dans le cerveau, si bien que cela ne traite pas les problèmes oculaires, elle améliore la façon dont le cerveau traite des images sans le bruit et le flou.

La stimulation cérébrale électrique est connue pour améliorer la mémoire, la créativité, et pour stimuler les processus cognitifs généraux, ainsi que la réduction de la dépression. Mais avant que vous n’alliez acheter un kit tDCS (ou en fabriquer un vous-même), sachez que la stimulation électrique du cerveau vient avec un avertissement : elle peut causer des changements d’humeur, des convulsions, et d’autres effets à long terme qu’il reste encore à identifier. En fait, même quand elle est effectuée sous surveillance en laboratoire, la procédure n’est faite que pendant 20 minutes à la fois – et seulement sur des personnes ayant passé des tests médicaux spécifiques avant de subir la procédure.

Des appels pour le contrôle d’appareils commerciaux ont été délivrés par les chercheurs. Nick Davis, maître de conférences en psychologie à la Manchester Metropolitan University a écrit un plaidoyer de prudence sur l’utilisation de ces dispositifs : « Il semble probable que des séances répétées de TMS (transcranial magnetic stimulation : stimulation magnétique transcrânienne) ou de tDCS mènent à des effets neuronaux plus durables ; ces effets longue durée de la stimulation cérébrale donnent une possibilité attrayante pour les traitements cliniques. Cependant, aucune région du cerveau n’existe dans l’isolement, et les chercheurs commencent à comprendre seulement maintenant, les répercussions de la modulation d’une zone du cerveau sur d’autres zones de celui-ci. »

Donc, bien que cette étude montre que le tDCS est important pour les recherches futures sur comment fonctionne le système visuel, il serait préférable de se tenir à distance sur l’utilisation de ces appareils commerciaux jusqu’à ce que des études plus approfondies déterminent que c’est sécurisé.

traduction Thomas Jousse

ScienceAlert ; DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.05.019

Les scientifiques commencent à travailler sur l’ingénierie inverse du cerveau

Des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont un nouveau projet : L’ingénierie inverse du cerveau. Leurs objectifs est de « rendre des ordinateurs qui pensent comme des humains. » Leur recherche de cinq ans a été financée par l’US Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA) pour $ 12 millions.

L’effort de recherche, par le biais d’un programme de recherche de l’IARPA’s Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), fait partie de l’U.S. BRAIN Initiative pour révolutionner la compréhension du cerveau humain. Il est dirigé par Tai Sing Lee, professeur au Computer Science Department et le Center for the Neural Basis of Cognition (CNBC).

« MICrONS est semblable dans la conception et la portée pour le projet du génome humain, qui a d’abord séquencé et cartographié tous les gènes humains, » a déclaré Lee. « Son impact sera probablement sur le long terme et promet d’être un changeur de jeu en neuroscience et en intelligence artificielle. »

Sur une vaste échelle, les chercheurs espèrent découvrir les règles que le système visuel du cerveau utilise pour traiter l’information. Ils croient que, grâce à cette compréhension, ils peuvent révolutionner des algorithmes d’apprentissage automatique et la vision par ordinateur.

Plus précisément, les chercheurs veulent améliorer les performances de réseaux de neurones artificiels — des modèles de calcul pour l’intelligence artificielle inspiré par le système nerveux central des animaux. Ce type de technologie est plus fréquent que vous ne le pensez. Il est utilisé sur les voitures autonomes, la technologie de reconnaissance faciale et permet de comprendre la parole et l’écriture.

Cependant, la technologie est un peu dépassée.

« Les réseaux neuronaux d’aujourd’hui utilisent des algorithmes qui ont été essentiellement développés dans les années 1980, » a déclaré Lee. “Aussi puissant soient-ils, ils ne sont pas encore aussi efficace ou puissant que celles utilisées par le cerveau humain. Par exemple, pour apprendre à reconnaître un objet, un ordinateur a besoin qu’on lui montre des milliers d’exemples étiquetés et enseigné de façon supervisée, alors qu’une personne en exigerait qu’une poignée et sans avoir besoin de supervision. »

Afin de faire des mises à jour et des améliorations, l’équipe cherchait à mieux comprendre les connexions du cerveau. Sandra Kuhlman, professeur adjoint de sciences biologiques de Carnegie Mellon et le CNBC, prévoit d’utiliser une technique appelée «L’imagerie calcique à deux photons microscopie » pour enregistrer la signalisation des dizaines de milliers de neurones individuels chez les souris puisqu’ils traitent les informations visuelles.

Ceci est considéré comme un exploit sans précédent, dans le passé, seulement un seul neurone, ou des dizaines de neurones, en général ont été échantillonnés dans une expérience, observe-t-elle.

“En intégrant des capteurs moléculaires pour surveiller l’activité neuronale en combinaison avec des méthodes optiques sophistiqués, il est maintenant possible de suivre en même temps la dynamique neuronale de la plupart, sinon de la totalité des neurones dans une région du cerveau,” a dit Kuhlman. « En conséquence, nous produirons un ensemble de données massifs qui va nous donner une image détaillée du comportement des neurones dans une région du cortex visuel. »

Toutes les informations découvertes par l’équipe seront compilées dans des bases de données qui seront accessibles au public pour les groupes de recherche partout dans le monde.

Les collaborateurs et les chercheurs du CMU espèrent utiliser ces bases de données massives pour évaluer les modèles d’apprentissage et améliorer ainsi leur compréhension des principes de calcul du cerveau. Lee estime que le projet se traduira par des machines qui ont plus de qualités humaines. En outre, il établira les meilleurs algorithmes informatiques pour la reconnaissance de modèle et d’apprentissage.

« L’espoir est que ces connaissances mèneront à l’élaboration d’une nouvelle génération d’algorithmes de machine learning qui permettront aux machines IA d’apprendre sans surveillance et de quelques exemples, qui sont les maîtres mots de l’intelligence humaine, » a déclaré Lee.

Cependant, tout le monde n’est pas d’accord avec le projet. Yann LeCun, directeur de recherche de l’IA à Facebook et professeur à l’Université de New York, ne croit pas que nous devrions copier le cerveau pour construire des machines intelligentes. “Nous avons besoin de comprendre les principes sous-jacents de l’intelligence avant de savoir ce qu’il faut copier. « Mais il faut s’inspirer de la biologie », dit-il.

Source : Kurzweil, via Futurism


Extrait de : La singularité, la conscience et l’ingénierie inverse du cerveau
Interview de Ray Kurzweil et commentaires
par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin -14/01/2010

Question 3 : Que diriez vous des perspectives offertes à l’Intelligence Artificielle par l’ingénierie inverse appliquée au cerveau (reverse engineering the brain) dont vous vous faites le promoteur ?

RK : Je travaille actuellement, après mes films, à deux livres, How the Mind Works et How to build one (a Mind). J’y traite principalement du cerveau mais j’y évoque l’esprit (mind) pour aborder la question de la conscience que nous venons de mentionner. Un cerveau devient un esprit quand il se conjugue avec un corps et, au delà de ce corps, avec les multiples entités sociales impliquant celui-ci.

Pour moi, l’ingénierie inverse du cerveau ne sera pas une simple opération mécanique, dont David Chalmers a dit à juste titre qu’elle ne mènerait pas à grand chose. Il s’agira au contraire ce faisant de comprendre les bases mêmes de l’intelligence. Pour cela, il faudra expérimenter à partir de simulations opérationnelles. On découvrira alors que certaines choses sont importantes et d’autres pas: la gestion des hiérarchies et des changements, la propriétés des patterns, les déterminants de haut niveau, etc. Or il se trouve que le néo-cortex dispose d’une structure très uniforme. La façon dont il traite ces questions basiques semble se retrouver partout. Si on réussit à les simuler à petite échelle, on pourra les reproduire et les amplifier à grande échelle. Ce sera là faire de l’ingénierie.

Le cerveau de l’homo sapiens est certes très lourd et complexe, mais il traite l’information sur un mode très lent, et les connexions interneuronales sont toutes semblables. Beaucoup sont d’ailleurs redondantes. On peut donc espérer, à partir d’un automate élémentaire bien conçu mais simple, les reproduire sans limitations de taille dans un cerveau artificiel, en introduisant d’ailleurs si nécessaires des niveaux hiérarchiques nouveaux. En fait tout sera affaire d’expérimentation, en se plaçant dans les problématiques qui sont celles du cerveau humain, ou dans d’autres que nous imaginerons.

On pourra dans cette perspective étudier aussi les dérèglements mentaux, psychose maniaco-dépressive ou schizophrénie, en simulant des comportements équivalents. Mais bien sûr il faudra rester très prudent, car on ne sait pas grand chose de la façon dont ces psychoses se produisent dans les vrais cerveaux.

On m’a objecté, notamment John Horgan, que pour simuler le cerveau humain, il faudrait des trillions de lignes de code, alors que les logiciels les plus sophistiqués ne dépassent pas quelques dizaines de millions de lignes. Mais il s’agit d’une absurdité. Il n’y a rien dans le cerveau qui soit à ce point compliqué. Le cerveau est le résultat de l’expression du génome. Or celui-ci ne dépasse pas environ 800 millions de bits d’information. De plus, il est plein de redondance. Les séquences les plus longues peuvent être répétées des centaines de milliers de fois. Si l’on utilise la compression d’information, le génome peut être représenté par 50 millions de bits, dont la moitié seulement intéressent la genèse du cerveau. Cela peut être simulé par 1 million de lignes de code seulement. D’autres modes de calcul donnent le même ordre de grandeur.

AI : On peut penser, même s’il ne le dit pas clairement, que Ray Kurzweil se place dans une perspective évolutionniste. Il est exact que les cerveaux humains, ou l’appareil nerveux d’organismes plus simples, ne se sont pas construits d’un coup. Ils ont été le résultat de l’agrégation de processus certainement très simples, associant des composants biologiques eux-mêmes très simples apparus aux origines de la vie, chez les bacilles voire les virus primitifs. Ce sont les aléas de la compétition darwinienne, entraînant la nécessité de résoudre des problèmes eux-mêmes simples mais de plus en plus nombreux, qui ont entraîné le rassemblement au niveau des génomes de gènes codant pour des organisations cérébrales qui nous paraissent aujourd’hui effroyablement complexes, mais qui ne le sont sans doute pas.

Aujourd’hui d’ailleurs, il semble que l’imagerie cérébrale appliquée à des cerveaux humains engagés dans des opérations cognitives jugées particulièrement complexes, comme la reconnaissance des visages, ne fasse pas apparaître de bases neurales très diversifiées et complexes. C’est l’assemblage de ces bases dans des aires cérébrales distinctes en relation par des neurones réentrants, sous commande d’une programmation génétique peu différenciée, qui explique la variété des fonctions permises par le cerveau. De la même façon en est-il de l’émergence de fonctions plus complexes telles que la conscience. Nulle part il n’a été possible d’identifier de neurones responsables de fonctions complexes et moins encore d’hypothétiques neurones de la conscience.

Il est donc plausible de penser que, une fois réalisé un module artificiel unique permettant de réaliser des fonctions cognitives (vraiment) élémentaires, une fois par ailleurs mis en place le moteur (très simple) permettant de fabriquer et d’assembler des millions de tels modules, le tout dans des organismes artificiels (robots ou même entités virtuelles) associant ces bases neurales artificielles et des corps artificiels dotés d’entrées-sorties elles-mêmes simples, tous les éléments seraient réunis pour générer par compétition darwinienne un certain nombre de fonctions complexes permettant de commander des fonctions intellectuelles capables de résoudre des problèmes du type de ceux qu’affrontent les corps et cerveaux humains.

Dans cette perspective, les sophistications de l’IA actuelle, comme le souligne Ray Kurzweil, ne pourront à elles seules permettre de créer un cerveau artificiel (modèles de Markov, algorithmes génétiques, réseaux neuronaux, algorithmes de recherche et d’apprentissage). Il ne s’agit que de techniques. Elles seront très utiles le moment venu pour doter les modèles de fonctionnalités utiles, mais rien ne remplacera un travail pas à pas analogue à celui accompli par l’évolution pendant des centaines de millions d’années. Comme les technologies émergentes résultant de la Singularité devraient permettre de faire ce travail en quelques dizaines d’années sinon moins, c’est cette voie là qui mériterait, pensons nous, d’être explorée. Remarquons que c’est cette voie là que de son côté, à quelques différences près, propose Alain Cardon.

Nous conclurons en constatant que les propositions faites par Ray Kurzweil en matière d’ingénierie inverse du cerveau n’ont plus actuellement grand chose à voir avec une des idées qu’il avait envisagée par ailleurs: télécharger un esprit humain sur une telle plateforme, ceci afin d’obtenir des doubles de soi.
Mais chaque chose en son temps….

Des scientifiques australiens vont bientôt commencer les essais pour un œil bionique entièrement implantable

Ajoutant aux récents buzz entourant le développement de systèmes d’œil bionique voici que des scientifiques australiens vont commencer des essais sur Phoenix99 l’œil bionique — un système entièrement implantable qui marque un progrès important dans la technologie de stimulation neuronale.

Le dispositif, mis au point par des ingénieurs de l’Université de New South Wales (UNSW), a déjà été démontrée avec succès en travaux préclinique mené par une équipe d’élites experts chirurgicaux de Sydney, et il est prévu de donner aux patients une meilleure vision que toutes les technologies actuelles de la restauration.

Plus récemment, cette initiative a reçu un financement plus important pour passer de la recherche à la phase suivante : l’implantation humaine.

« Nous avons vraiment été enthousiasmés par le premier essai parce qu’il s’est avéré que la technologie et la technique de mise en œuvre fonctionnent », dit Gregg Suaning, un des inventeurs du système bionique. « Les patients “apprennent” à utiliser la technologie, de la même manière qu’une personne implantée avec un implant cochléaire “apprend” à entendre des impulsions électriques ».

Les scientifiques derrière l’étude ont fait des recherches sur la technologie de l’œil bionique dès 1997 dans l’espoir d’aider les gens souffrant de rétinite pigmentaire, une maladie dégénérative qui provoque chez des individus la perte de leur d’acuité visuelle à partir de 30 ans et conduit souvent à la cécité complète dans les 10 ans. Cela affecte presque 2 millions de personnes dans le monde, et bien que des progrès aient montré que des médicaments peuvent ralentir, les scientifiques n’ont pas encore trouvé un moyen d’inverser la dégénérescence.

Cependant, la technologie bionique pourrait être un moyen de restaurer la vue.

L’équipe rapporte que les dispositifs Phonenix99 pour des essais cliniques chez les humains sont totalement implantables et offriront une meilleure vision que toute la technologie disponible. Le plan est d’implanter Phoenix99 à une douzaine de patients dans les deux prochaines années. La chirurgie prendra environ deux à trois heures, et la seule preuve de l’implant bionique est un petit disque derrière l’oreille qui transmet l’alimentation et les données à l’appareil, qui délivrera ensuite des impulsions électriques à l’œil.

Les utilisateurs porteront aussi une paire de lunette équipée d’une petite caméra, qui aidera la stimulation des cellules nerveuses dans la rétine du patient et d’envoyer des signaux au cortex visuel du cerveau.

Source: Engineering UNSW

Des implants cérébraux permettent aux rats de « voir » la lumière infrarouge

Des rats préalablement implantés avec des électrodes de détection infrarouge leur ont permis de sentir la sensation du “toucher” quand ils s’exposaient à la lumière infrarouge peuvent maintenant « voir » lorsque les électrodes sont insérées dans le cortex visuel.

Les rats « voient » l’infrarouge

Il y a deux ans, des neuroscientifiques implantèrent chirurgicalement une électrode de détection infrarouge dans le cortex somato-sensoriel (somesthésique) sur des rats, soit la partie de leur cerveau qui traite la sensation du toucher. L’autre extrémité de la sonde est à l’extérieur de la tête afin de recevoir la lumière infrarouge de l’environnement. Le capteur envoie des signaux électriques au cerveau du rat, et lui donne une sensation physique. Les 40 jours suivants, les rats ont appris à associer l’infrarouge à une tâche basée sur une récompense dans laquelle ils ont suivi la lumière jusqu’ à un bol d’eau.

Dans une nouvelle expérience, trois autres électrodes ont été insérées à intervalles égaux les unes des autres pour permettre aux rats une perception infrarouge de 360 degrés. Ils ont appris la même tâche eau-récompense en seulement 4 jours. Les chercheurs ont ensuite commencé à rediriger l’infrarouge, cette fois ils ont inséré l’électrode dans le cortex visuel du rat, ce qui leur permet de «voir» l’infrarouge. Étonnamment, ils ont appris la même tâche de l’eau-récompense dans la journée.

Les implications

Prouver que l’introduction d’un nouveau sens n’a pas d’incidence négative sur les existants est crucial, puisque cela détruirait toute application thérapeutique potentielle. Dans ce cas, le fait que le nouveau « sens » infrarouge s’intègre parfaitement avec la vision et le toucher est une illustration de la grande plasticité du système nerveux. L’apprentissage rapide des rats suggère aussi que le cerveau humain peut également être capable de manipulation d’un tel nouveau sens. Les résultats sont encourageants pour les chercheurs qui tentent de développer les dispositifs prosthétiques sensoriels qui pourraient un jour augmenter les sens humains.

lire l’article sur Science

traduction Buendía Carlos*


* Nous recherchons des traducteurs bénévoles, pour plus d’infos


DARPA projette de concevoir le modem cortical

S’il y a un nom très connu dans le domaine de l’innovation, c’est bien celui de l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense en abrégé DARPA. Cette agence qui a été à l’origine d’internet par son réseau ARPANET se distingue par ses projets à l’avant-garde dans le domaine de la science.

Récemment, elle a organisé un évènement de deux jours dans la Silicon Valley afin de présenter son bureau de programme de biotechnologie à un panel de scientifiques, chercheurs, investisseurs… et profiter pour faire découvrir plusieurs projets actuellement en cours. Un des programmes qui a retenu l’attention de l’audience est le « modem cortical ».

Présenté par le directeur du programme Phillip Alvelda, le modem cortical s’apparente à une interface neurale ou simplement un implant qui permettra un affichage visuel d’informations sans l’encombrement des lunettes telles que les Google Glass ou autres dispositifs similaires. À court terme, les concepteurs comptent mettre sur pied un appareil de la taille de deux nickels empilés d’un coût d’environ dix dollars qui affichera physiquement les informations du cortex visuel par le biais de cette interface neurale. Si cette interface voit le jour, elle pourrait même intégrer les fonctions de lecture et d’écriture.

Sa réalisation ouvrira donc des portes sur un monde insoupçonné d’applications. En perfectionnant le dispositif par exemple, l’on pourrait restaurer les fonctions sensorielles d’un individu qui ne trouve pas de solution avec les méthodes présentes. Ainsi un patient souffrant de troubles visuels pourrait y trouver son compte à partir de cette technologie.

En spéculant davantage, on pourrait le porter dans le domaine de la réalité virtuelle. Il constituerait un bon remplacement aux dispositifs de réalité virtuelle qui s’avèrent pour l’heure très encombrants. À partir de là, il n’y qu’un pas pour envisager des usages uniquement disponibles dans les films de science-fiction. Ainsi, on peut penser à un affichage d’informations directement dans le cortex visuel comme une couche visuelle d’informations perceptible uniquement par celui portant le dispositif. Une forme d’image holographie invisible par l’entourage et perçue par l’individu qui porte le dispositif.

Il faut souligner que ce projet s’appuie sur les travaux de recherche de Karl Deisseroth dans le domaine de l’optogénétique. Pour rappel, l’optogénétique est un nouveau domaine de recherche associant l’optique et la génétique. Karl Deisseroth s’est illustré dans ce domaine en parvenant à rendre les neurones d’un animal sensibles à la lumière à partir de la manipulation d’un unique gène. Cela constitue une véritable avancée dans la génétique et l’optique, car un contrôle des neurones et par-delà du comportement est enfin possible à partir de la vision.

Toutefois, pour parvenir à la réalisation du modem cortical, il va falloir passer l’étape du problème éthique que soulève la modification de l’ADN. À ce sujet, les opinions sont aussi diverses que variées. Mais pour certains, cela ne constitue en rien un problème, car une personne s’est déjà portée volontaire pour se soumettre à ces manipulations génétiques dont les conséquences sont inconnues. Cela lui permettra d’obtenir la primeur du modem cortical.

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