Premier bras robotique non invasif contrôlé par l’esprit

Si vous voulez contrôler un robot avec votre esprit, vous avez actuellement deux options. Vous pouvez vous faire implanter un implant cérébral, auquel cas votre contrôle sur le robot sera régulier et continu. Ou vous pouvez également ignorer cette opération risquée et coûteuse en faveur d’un appareil qui détecte vos ondes cérébrales de l’extérieur de votre crâne – mais votre contrôle sur le robot sera saccadé et moins précis.

Maintenant, une équipe de l’Université Carnegie Mellon (CMU) réduit l’écart entre ces deux options, créant ainsi le premier bras robotique non invasif contrôlé par l’esprit qui présente le type de mouvement continu et fluide jusqu’ici réservé aux systèmes impliquant des implants cérébraux. C’est un pas de plus vers un avenir dans lequel nous pouvons tous utiliser notre esprit pour contrôler la technologie qui nous entoure.

Dans un article publié dans la revue Science Robotics, les chercheurs décrivent comment ils ont utilisé une combinaison de techniques de détection et d’apprentissage automatique pour créer une interface cerveau-ordinateur (BCI) capable de transmettre des signaux au plus profond du cerveau des participants portant des casques EEG.

Pour tester leur système, ils ont demandé aux participants de l’utiliser pour diriger un bras robotique de manière à pointer un curseur alors qu’il se déplaçait sur un écran d’ordinateur. Le bras robotique était capable de suivre en continu le curseur en temps réel, sans mouvements saccadés – une première pour un système BCI non invasif.

Un avenir contrôlé par l’esprit

Alors que les robots contrôlés par l’esprit sont principalement axés sur les personnes souffrant de troubles du mouvement ou de paralysie, le chercheur de la CMU, Bin He, envisage un avenir dans lequel la technologie est omniprésente et profite à l’ensemble de la population.

« Malgré les difficultés techniques liées à l’utilisation de signaux non invasifs, nous nous engageons pleinement à apporter cette technologie sûre et économique aux personnes qui peuvent en bénéficier », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « Ce travail représente une étape importante dans les interfaces cerveau-ordinateur non invasives, une technologie qui pourrait un jour devenir une technologie d’assistance omniprésente aidant tout le monde, comme les smartphones ».

Carnegie Mellon University

Stimuler le cerveau avec de l’électricité semble améliorer la mémoire

Stimuler des parties du cerveau avec de l’électricité pour que les ondes cérébrales se synchronisent à nouveau inverse temporairement les effets de la perte de mémoire liée à l’âge.

La mémoire de travail, la façon dont nous conservons l’information dans notre cerveau pendant une courte période pour nous aider à accomplir des tâches, s’aggrave à mesure que nous vieillissons. Cela semble être lié à la façon dont les différentes parties du cerveau fonctionnent en synchronisation les unes avec les autres. Avec l’âge, ces ondes cérébrales sont désynchronisées et la mémoire de travail se détériore. Il est donc plus difficile de suivre les conversations, de lire ou de se concentrer.

Des scientifiques de l’Université de Boston ont testé sur des jeunes et des personnes âgées une série de tâches de mémoire. Comme on pouvait s’y attendre, les sujets plus jeunes ont mieux réussi. Ensuite, les participants ont été équipés d’un bonnet recouvert d’électrodes qui a stimulé deux zones du cerveau (le cortex temporal et préfrontal) avec de l’électricité pendant 25 minutes, de manière à ce que les ondes cérébrales se synchronisent.

Lorsque les groupes ont été testés à nouveau, les participants qui avaient été stimulés se sont beaucoup améliorés dans les tests – et ils étaient aussi bons que les jeunes de 20 ans. L’effet a duré au moins 50 minutes, lorsque les mesures ont été arrêtées. L’article a été publié dans la revue Nature Neuroscience.

Les travaux suggèrent qu’il existe peut-être des moyens de traiter la perte de mémoire liée à l’âge, mais l’étude devra être répétée avec plus de participants et dans le cadre d’un essai clinique approprié. Rien n’indique non plus que les effets se poursuivraient après la fin de l’expérience. Il existe déjà une culture du DIY qui consiste à utiliser la stimulation cérébrale pour augmenter la concentration, mais il n’y a pas encore eu suffisamment de recherches pour déterminer si c’est vraiment sans danger.

Live Science, Science Mag

Des scientifiques veulent choquer le cerveau des prisonniers pour combattre l’agressivité

Les prisons sont souvent en proie à la violence. Mais cela pourrait changer si une expérience à venir produisait l’effet souhaité – et si la société pouvait supporter les implications éthiques de bricoler le cerveau des détenus.

Des chercheurs de l’Université espagnole de Huelva ont déclaré à New Scientist qu’ils allaient bientôt lancer une étude pour voir s’ils pouvaient calmer les pulsions violentes des détenus de la prison de Huelva en les traitant par stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS), c’est-à-dire en électrocutant le cerveau des détenus.

“L’étude visera à déterminer si le tDCS a un impact sur différentes évaluations de l’agressivité”, a déclaré Andrés Molero-Chamizo, responsable du projet, à New Scientist. “Ça pourrait aider à maintenir l’ordre dans une prison.”

Les chercheurs prévoient d’enrôler un minimum de 12 volontaires de sexe masculin purgeant des peines d’emprisonnement pour meurtre. Pendant trois jours consécutifs, ils attacheront des électrodes à la tête de chaque homme et allumeront un courant électrique pendant 15 minutes, un processus qu’ils disent indolore.

Au début et à la fin de l’expérience, chaque sujet répondra s’il est d’accord ou non avec une série d’énoncés, comme “de temps en temps, je ne peux pas contrôler l’envie de frapper une autre personne”.

En plus de cette auto-déclaration, l’équipe espère aussi collecter des échantillons de salive de chaque homme afin d’évaluer leur taux de cortisol et de déterminer si l’hormone de stress peut aider à comprendre l’agressivité du détenu.

Ce n’est pas la première fois que l’équipe de l’Université de Huelva teste la capacité de la stimulation électrique du cerveau pour freiner les tendances violentes des détenus. En janvier, elle a publié les résultats d’une autre étude portant sur un groupe de 41 détenus. Cette expérience s’est concentrée sur un autre type de tDCS, mais elle a donné des résultats prometteurs.

Cependant, certains remettent en question l’éthique de l’expérimentation sur des prisonniers.

“J’ai de grandes inquiétudes à ce sujet”, a déclaré Delaney Smith, psychiatre médico-légale, au New Scientist. “La prison est un environnement intrinsèquement coercitif. Les prisonniers pourraient toujours penser que cela pourrait leur être bénéfique à l’avenir.”

Néanmoins, si le tDCS est en mesure d’aider les détenus à freiner leurs pulsions violentes, cela pourrait être un moyen prometteur d’assurer la sécurité des détenus pendant qu’ils purgent leur peine derrière les barreaux.

Une étude similaire, publié en juillet 2018 conduite par des chercheurs de l’université de Pennsylvanie, a montré que des électrochocs rendraient les personnes moins susceptibles de commettre un acte violent. (Stimulation of the Prefrontal Cortex Reduces Intentions to Commit Aggression: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled, Stratified, Parallel-Group Trial.).

Dans un article d’avril 2002 sur Wired, il est question des différents usages et techniques de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Le chercheur américain en neurosciences cognitives et professeur d’université Michael A. Persinger, avançait que la TMS pourrait être utilisée pour contrôler l’esprit, dans un article publié en 1995 dans Perceptual and Motor Skills Volume 80, Issue 3, June 1995: 791–799., titré « On the possibility of directly accessing every human brain by electromagnetic induction of fundamental algorithms ».

José Delgado, célèbre pour ses recherches sur le contrôle de l’esprit par la stimulation électrique du cerveau, a été accusé de mettre au point des dispositifs de contrôle de l’esprit « totalitaire », Dr José Delgado a entamé son enquête sur la douleur et le plaisir de la stimulation électrique en Espagne durant les années 1930. Il devient ensuite directeur de neuropsychiatrie à Yale University Medical School, où il a affiné la conception de son « stimulateur transdermique » commandée à distance (contrôle de l’esprit par la stimulation électrique du cerveau, utilisé pour stimuler les émotions et contrôler le comportement, susciter des réactions physiques spécifiques). Le Dr Delgado a découvert que toute une gamme d’émotions et de comportements peuvent être électriquement orchestrés chez les humains et les animaux. L’individu n’a pas la capacité de résister à un tel contrôle si stimulé. [Livre de José M. R. Delgado, M.D. (Harper & Row, NY, 1969) Physical Control of the Mind: Toward a Psychocivilized Society].

Les recherches sur les interfaces cerveau-ordinateur ne sont pas sans connotation de mauvais augures.

New Scientist

Chan-Zuckerberg : étude d’un dispositif cérébral implantable

Un groupe de chercheurs financés par Mark Zuckerberg teste des dispositifs cérébraux implantables dans le cadre d’une recherche de 5 milliards de dollars pour mettre fin à la maladie

Mark Zuckerberg a vendu près de 30 millions d’actions de Facebook pour financer un projet de recherche biomédicale ambitieux, baptisé Initiative Chan Zuckerberg, qui vise à guérir toutes les maladies en une génération.

Une initiative moins médiatisée liée au programme de 5 milliards de dollars comprend des travaux sur les interfaces cerveau-machine, des dispositifs qui traduisent essentiellement des pensées en commandes. Le projet récent est un implant cérébral sans fil capable d’enregistrer, de stimuler et d’interrompre les mouvements d’un singe en temps réel.

Dans un article publié dans la revue scientifique Nature, les chercheurs détaillent un dispositif cérébral sans fil implanté chez un primate qui enregistre, stimule et modifie son activité cérébrale en temps réel, en détectant un mouvement normal et en l’arrêtant immédiatement. L’un de ces chercheurs est un chercheur du Chan Zuckerberg Biohub, un groupe de recherche médicale à but non lucratif lié à l’Initiative Chan Zuckerberg.

Les scientifiques qualifient cette interférence de “thérapie”, car elle est conçue pour traiter des maladies telles que l’épilepsie ou la maladie de Parkinson en arrêtant une crise ou tout autre mouvement perturbateur dès le début.

“Notre appareil est capable de surveiller le cerveau pendant qu’il fournit la thérapie, alors vous savez exactement ce qui se passe”, a déclaré à Business Insider Rikky Muller, co-auteur de la nouvelle étude. Professeur d’informatique et d’ingénierie à l’Université de Berkeley, Muller est également un chercheur chez CZ Biohub.

Les applications des interfaces cerveau-machine ont une portée considérable : alors que certains chercheurs s’attachent à les utiliser pour aider les personnes souffrant de lésions de la colonne vertébrale ou d’autres maladies qui affectent les mouvements, d’autres cherchent à les voir transformer la façon dont tout le monde interagit avec les ordinateurs portables et les smartphones. Une division de Facebook, anciennement appelée Building 8, ainsi qu’une entreprise fondée par Elon Musk, appelée Neuralink, ont toutes deux déclaré qu’elles travaillaient sur cette dernière.

Muller a déclaré que ses recherches au Biohub étaient isolées des autres travaux sur les interfaces cerveau-ordinateur effectués par Facebook.

Le programme notoirement secret de l’entreprise, Building 8, a récemment subi un remaniement comprenant la suppression de l’étiquette de Building 8 et le transfert de ses projets expérimentaux vers de nouvelles divisions. Plus tôt cette année, Business Insider avait exclusivement indiqué que le directeur du programme avait aidé à créer un dispositif qui transformait les mots en vibrations compréhensibles.

Un appareil cérébral qui change automatiquement le comportement

Dans le document de Muller, elle et une équipe de chercheurs de Berkeley et une start-up spécialisée dans les appareils médicaux, Cortera, ont expliqué comment ils utilisaient un appareil appelé “WAND” (Wireless Artifact-free Neuromodulation device) pour empêcher un singe d’adopter un comportement bien enseigné. Dans ce cas, le comportement impliquait de déplacer un curseur sur une cible sur un écran à l’aide d’un joystick et de la maintenir là pendant une période de temps définie.

Nature Biomedical Engineering / Chan-Zuckerberg Biohub

Placé au-dessus de la tête du singe, le dispositif de neuromodulation WAND est connecté directement à son cerveau. À partir de là, il était capable d’enregistrer, de stimuler et de modifier le comportement du singe en temps réel.

WAND pouvait “sentir” quand le primat allait bouger le joystick et arrêter ce mouvement avec un signal électrique ciblé envoyé à la partie droite de son cerveau, a déclaré Muller. Et comme la machine était sans fil, le singe n’avait pas besoin d’être confiné physiquement ou attaché à quoi que ce soit pour fonctionner.

“Cet appareil change la donne en ce sens que vous pouvez avoir un sujet totalement libre de ses mouvements et qu’il “sait” de manière autonome ou automatique quand et comment interrompre ses mouvements”, a déclaré Muller.

WAND pourrait un jour avoir des applications pour une gamme de maladies qui affectent le mouvement (également appelées motricité), y compris les blessures à la colonne vertébrale et l’épilepsie.

“Actuellement, nous pouvons prendre une fonction motrice spécifique, sentir que cela se produit et l’interrompre”, a déclaré Muller.

Il s’agit d’un bon début par rapport aux appareils actuels, qui nécessitent généralement plusieurs équipements volumineux et qui ne peuvent seulement que détecter les mouvements ou les interrompre à un moment donné. L’appareil de Muller fait les deux à la fois. Pour ce faire, il utilise 128 électrodes, ou conducteurs, placés directement dans le cerveau du primate – environ 31 fois plus d’électrodes que les dispositifs cerveau-ordinateur actuels destinés aux humains, limités à 4 à 8 électrodes.

“Je pense que cet appareil ouvre des possibilités pour de nouveaux types de traitements”, a déclaré Muller.

Muller est également cofondateur et président du conseil d’administration de Cortera, qui a reçu une subvention de la DARPA et du NIH – National Institutes of Health. Ses travaux sur les interfaces cerveau-machine ne sont qu’un élément d’un ensemble plus vaste de projets sous l’égide de CZ Biohub.

Joe DeRisi, coprésident du Biohub et professeur de biophysique à UCSF, a déclaré à Business Insider que cette initiative visait à renforcer les projets de recherche menés par les scientifiques locaux, à construire d’importants dispositifs médicaux qui n’existeraient pas autrement, et “repousser les limites”.

Business Insider

2019 sera l’année où nous allons stimuler le cerveau

Vous ne pouvez pas dormir ? La neurostimulation sera la réponse à vos problèmes

La dépression, l’anxiété et les troubles du sommeil peuvent tous être traités en stimulant les neurones du cerveau.

Ces dernières années, nous avons assisté au lancement de produits de sociétés telles que Thync, Foc.us et Neurovalens, qui utilisent la neurotechnologie pour soulager le stress et l’anxiété, pour aider à la perte de poids, pour améliorer le sommeil et stimuler l’apprentissage. En 2019, la neurostimulation sera généralisée.

La neurostimulation consiste à utiliser des courants faibles pour stimuler les neurones dans le cerveau, soit directement, soit via des nerfs situés à l’extérieur du cerveau. La start-up Thync de Khosla Ventures a créé un modèle portable (un petit dispositif en plastique placé près de la tempe droite) qui cible les voies neuronales spécifiques impliquées dans un certain nombre de processus pathologiques importants, y compris les maladies inflammatoires. La société a obtenu des résultats pilotes probants dans le cadre d’un essai sur le psoriasis et poursuit des études cliniques qui, si elles aboutissent, permettront de traiter des dizaines de millions de patients souffrant de troubles inflammatoires et d’affections cutanées.

DARPA veut accélérer l’acquisition de compétences au-delà des niveaux normaux

La technologie Foc.us, basée au Royaume-Uni, visait initialement à améliorer les performances des joueurs, mais a depuis lors prétendu qu’il améliorait l’apprentissage. Il utilise la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) pour «pousser» un courant, de haut en bas, à travers le crâne. Son approche s’appuie sur des études menées en 2010 par Darpa, l’agence de recherche de l’armée américaine, qui a testé le tDCS sur des soldats au Nouveau-Mexique.

Comment télécharger des connaissances à votre cerveau

La recherche a consisté à appliquer des électrodes sur le cuir chevelu des volontaires, puis à les stimuler pendant qu’ils jouaient à un jeu vidéo de simulation de bataille conçu pour apprendre aux soldats à réagir correctement dans des conditions stressantes. Un groupe a été exposé à un courant de deux milliampères pendant qu’il joue, l’autre à 0,1. Les volontaires recevant la plus grande quantité ont montré une amélioration deux fois plus importante que ceux qui ne l’ont pas fait.

Neurovalens a créé Modius, un casque et une application pour la perte de poids qui stimulent le nerf vestibulaire, situé directement derrière l’oreille. L’appareil s’inspire des recherches effectuées par la Nasa dans les années 1970, mais n’a été pleinement comprise qu’en 2002, lorsque des chercheurs de l’Université de Californie UC Davis et l’Université du Missouri ont montré que la stimulation du système neurovestibulaire avait un impact définissable sur l’appétit et la régulation de la masse corporelle. Neurovalens teste cet appareil depuis l’automne 2017 et, à ce jour, 3 000 utilisateurs ont perdu en moyenne environ 4 kg sur une période d’environ deux mois.

Les premiers projets pilotes d’un certain nombre de marques ont également éliminé les problèmes de sécurité. En 2019, de plus en plus de sociétés émergentes utiliseront la technologie de neurostimulation pour s’attaquer aux problèmes auxquels l’industrie pharmaceutique a eu du mal à trouver des solutions. Ceux-ci comprennent le sommeil, l’anxiété et la dépression, qui ont tous des racines neurologiques évidentes et peuvent donc être affectés par l’utilisation de la bonne stimulation au bon moment pendant le temps voulu.

Ajoutez à cela le fait que les prix des appareils chutent rapidement, 2019 sera l’année où nous stimulerons le cerveau pour obtenir des résultats qui nous ont jusqu’ici échappés.

Stimuler la plasticité synaptique pour accélérer l’apprentissage

Un dispositif cérébral augmente la vitesse d’apprentissage de 40%

Wired

Un réseau de neurones connecté à un cerveau humain

À l’avenir, certains chercheurs espèrent que les personnes qui perdent l’utilisation de leurs membres pourront contrôler des prothèses robotiques à l’aide d’interfaces cerveau-ordinateur.

Le problème est que les signaux cérébraux sont difficiles à décoder, ce qui signifie que les interfaces cerveau-ordinateur existantes qui contrôlent les membres robotiques sont souvent lentes ou maladroites. Mais cela pourrait changer.

Une équipe de médecins et de neuroscientifiques a publié un article dans la revue Nature Medicine sur une interface cerveau-ordinateur utilisant un réseau de neurones pour décoder les signaux cérébraux en mouvements précis à l’aide d’un bras robotique réaliste et contrôlé par l’esprit.

Interfaces cerveau-ordinateur : des fonds militaires pour contrôler les sentiments

Décodeur de cerveau

Les chercheurs ont pris les données d’un homme tétraplégique âgé de 27 ans à qui on avait implanté un réseau de microélectrodes dans son cerveau et ils les ont introduites dans une série de réseaux de neurones, qui sont des systèmes d’intelligence artificielle calqués sur les circuits de notre cerveau et qui excellent pour trouver des modèles dans de grands ensembles d’informations.

Après près de deux ans et demi d’entraînement, les réseaux de neurones ont permis d’identifier les signaux cérébraux liés à des commandes musculaires spécifiques et de savoir comment les transmettre au membre robotique.

Non seulement le réseau neuronal a-t-il permis au patient de déplacer le bras robotique avec une meilleure précision et moins de retard que les systèmes existants, mais il a même été meilleur lorsque les chercheurs l’ont laissé s’entraîner lui-même. En d’autres termes, le réseau neuronal a pu apprendre par lui-même quels signaux du cerveau correspondaient aux mouvements des bras de manière plus efficace sans aucune indication des chercheurs.

Grâce au réseau neuronal, le volontaire participant à l’expérience a pu saisir et manipuler trois petits objets avec la main robotique – une capacité facile à prendre pour acquise mais qui échappe souvent à ceux qui dépendent de prothèses pour naviguer dans la vie quotidienne.

MedicalXpress

L’intelligence artificielle pourrait détourner les interfaces cerveau-machine

Des électrochocs pourraient rendre moins violent

Une étude montre que choquer le cerveau d’une personne pourrait la rendre moins violente

Une étude conduite par des chercheurs de l’université de Pennsylvanie montre que des électrochocs rendraient les personnes moins susceptibles de commettre un acte violent. Ils pourraient aussi favoriser la perception du caractère moralement condamnable de la violence et de l’agression.

Les 81 adultes participant à l’étude, ont été divisés en 2 groupes : l’un a reçu pendant 20 minutes des électrochocs ciblés sur le cortex préfrontal, partie avant du cerveau essentielle aux processus de planification et de décision, l’autre n’a reçu aucun traitement. Deux scénarios d’agression physique et sexuelle ont ensuite été présentés à tous les participants, qu’ils aient reçus ou non des électrochocs. Il leur a alors été demandé d’évaluer, sur une échelle de 1 à 10, dans quelle mesure ils seraient susceptibles de commettre de tels actes.

Les résultats montrent que ceux qui ont reçu des électrochocs seraient moins susceptibles de perpétrer des agressions physiques ou sexuelles (respectivement -47% et -70%).

Il serait aisé (et irresponsable) d’en déduire que tous les coupables de violence doivent être soumis à des électrochocs. Néanmoins, l’étude n’ayant même pas tenté de déterminer quels pourraient être le nombre optimal de chocs à administrer, la durée du traitement, et le voltage adéquat, se précipiter vers une telle conclusion serait prématuré.

José Delgado et ses dispositifs de contrôle de l’esprit par la stimulation électrique du cerveau

Selon un communiqué de Stat News, même Olivia Choy, auteure principale de l’étude et professeure assistante en psychologie à l’université Nanyang de Singapour, insiste sur la nécessité de travaux complémentaires plus approfondis avant de conclure à l’efficacité de ce traitement pour réduire la violence.

Ainsi que comme l’a déclaré Roy Hamilton, un neurologue de la Perelman School of Medicine et auteur principal de l’étude, à PennToday, “La capacité de manipuler des aspects aussi complexes et fondamentaux de la cognition et du comportement de l’extérieur du corps a d’importantes implications sociales, éthiques et peut-être un jour juridiques.”

La stimulation magnétique transcrânienne pourrait être utilisée pour contrôler l’esprit

Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, la possibilité de modifier le comportement par de l’électro stimulation ne semble pas si lointaine que cela. D’ores et déjà, les chocs électriques administrés selon la même technique, appelée stimulation transcrânienne à courant continu (tDSC), ont été utilisés pour traiter des conditions telles que la dépendance à la maladie d’Alzheimer et aux opioïdes, ou simplement pour stimuler la mémoire. Un jour, peut être, les aspects les plus violents de la société seront tempérés par un petit électrochoc. Ou comme le suggère Hamilton, ironiquement, “le secret pour être moins violent au plus profond de vous même est peut être d’avoir un esprit correctement stimulé”.

traduction Véronique Guiberteau

Stat News, Penn Today, Forbes, Journal of Neuroscience, EurekAlert

La Brain tech, eldorado économique et défi éthique

Perspectives et enjeux

Selon le World Economic Forum, les 7,5 milliards de cerveaux humains que nous sommes auront besoin d’aide pour prospérer dans la quatrième révolution industrielle qui nous est annoncée.

L’internet des objets, l’intelligence artificielle et la robotisation croissante sont les sujets de nombreux débats argumentés. Leurs impacts, réels ou fantasmés, à court et moyen terme, sont l’objet de nombreux débats techniques, business et philosophiques. Les points de vue se succèdent dans les médias sur l’impact de l’intelligence artificielle sur notre vision du travail, notre stratégie politique et militaire, nos organisations, notre relation au monde et à l’autre.

Au milieu de ces discussions, un point nous interpelle : quel est le sort réservé à l’Intelligence dite « naturelle » (humaine essentiellement) par l’industrie de la Cognitive Tech ou Neuro Tech? Sujet d’autant plus essentiel et d’actualité dans un contexte où le QI moyen aurait baissé significativement ces dernières années en France et en Occident, où les maladies neurodégénératives progressent, au premier rang desquelles se hissent Alzheimer et Parkinson, et où les populations des pays du Nord vieillissent de plus en plus rapidement.

En outre, nombreux, dont Elon Musk, voient un lien fort entre développement de l’intelligence artificielle et l’intelligence humaine. Ils sont déjà entrain de travailler sur des projets d’amélioration des capacités humaines afin de faire face à la croissance exponentielle des capacités de l’IA et de ses menaces présupposées.

L’amélioration du cerveau humain, selon le World Economic Forum, ne serait plus, à terme, un luxe réservé à certains mais une condition d’existence sine qua none. De nombreuses questions sont posées : que pouvons-nous faire pour renforcer la connectivité cérébrale à tout âge, améliorer notre capacité à résoudre des problèmes complexes, la pensée novatrice, l’intelligence émotionnelle…? Autant de compétences considérées comme indispensables pour réussir dans la quatrième révolution industrielle.

Ainsi, cette note de synthèse souhaite apporter un éclairage sur l’industrie de la cognitive tech ou neuro tech puis en présente ses principaux enjeux et défis. Un sujet clé pour notre avenir qui s’avère aussi déterminant et sensible quant à notre conception de l’humain que l’ingénierie du génome.

Des avancées technologiques synonymes d’une explosion des recherches en neurosciences

Observer, mesurer, analyser et pouvoir influencer notre fonctionnement neuronal

Le terme de neurotechnologie peut être défini de différentes manières. Nous nous inspirerons particulièrement de la définition de l’université de Freibourg :

D’une manière générale, la neurotechnologie peut être considérée comme un moyen artificiel d’interagir avec le fonctionnement du cerveau. Cette version inclut l’ajustement pharmacologique de l’activité du cerveau, par exemple les médicaments traitant la maladie de Parkinson ou la démence sénile, ou qui visent à augmenter les performances cognitives.

Dans une définition plus technique, nous pouvons considérer la neurotechnologie comme :

(I) des outils techniques et informatiques qui mesurent et analysent les signaux chimiques et électriques dans le système nerveux, que ce soit le cerveau ou les nerfs des membres. Ceux-ci peuvent être utilisés pour identifier les propriétés de l’activité nerveuse, comprendre comment le cerveau fonctionne, diagnostiquer les conditions pathologiques, ou contrôler les dispositifs externes comme les neuroprothèses, ou les «interfaces machine cerveau» voire les interfaces « cerveaux – cerveaux »

(II) des outils techniques pour interagir avec le système nerveux pour modifier son activité, par exemple pour restaurer l’apport sensoriel comme avec les implants cochléaires pour restaurer l’ouïe ou la stimulation cérébrale profonde pour arrêter les tremblements et traiter d’autres conditions pathologiques.

La recherche en neurotechnologie dans ce contexte comprend toutes les recherches qui contribuent à ces systèmes, y compris, par exemple la résolution des problèmes d’encapsulation de circuits électroniques, de simulations de réseaux neuronaux et de réseaux biologiques de culture pour comprendre leurs propriétés et le développement de techniques d’implant chirurgical.

Sujet particulièrement sensible, l’interaction avec le cerveau exige un haut niveau de responsabilité éthique envers le patient, mais aussi envers la société en raison de son influence sur notre concept de l’être humain en tant que tel. Par conséquent, la neurotechnologie inclut le discours sur l’éthique de la neurotechnologie.

Les neurotechs restent pour le moment principalement l’apanage de la recherche fondamentale. Pour autant, des applications émergent dans des marchés très variés initiées par des gouvernements et des entreprises privées, porteuses de visions très ambitieuses … voire pour certaines dignes d’Icare?

Le développement du business de la Neurotech et les avancées technologiques (nanotech et informatique) ont permis une explosion de la recherche dans ce domaine.

Entrepreneurs et investissements alimentent une croissance effrénée

Avec des investissements publics et privés, l’innovation évolue à un rythme accéléré, en témoigne l’explosion du nombre de brevets déposés dans le domaine des neuro tech depuis 2010 aux États Unis (source Sharpbrain).

Des domaines d’application variés sont concernés : l’interface cerveau – machine, l’augmentation des capacités intellectuelles, la gestion de l’humeur, la manipulation des objets par la pensée, la lutte contre les neurodégénérescences, les maladies d’Alzheimer ou de Parkinson, Brain fitness …

Des initiatives gouvernementales

Sujet d’importance stratégique pour les États, de nombreuses initiatives gouvernementales ou inter gouvernementales ont été lancées ces dernières années avec des logiques fortes de Partenariat Privé Public.

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

On peut noter l’initiative américaine menée par la DARPA Brain initiative :

If we want to make the best products, we also have to invest in the best ideas… Every dollar we invested to map the human genome returned $140 to our economy… Today, our scientists are mapping the human brain to unlock the answers to Alzheimer’s… Now is not the time to gut these job-creating investments in science and innovation. Now is the time to reach a level of research and development not seen since the height of the Space Race.” – President Barack Obama, 2013 State of the Union.

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

On peut également mentionner l’initiative menée au niveau européen « the human brain project » même si contestée par de nombreux scientifiques.

A côté de la recherche fondamentale, de nombreuses applications commerciales sont actuellement testées voire commercialisées.

Utiliser le pouvoir de l’esprit

Fait qui pourrait en surprendre plus d’un, il est déjà possible de manipuler à distance des objets par le pouvoir de la pensée.

Lors d’une expérimentation, une personne quadriplégique a su piloter sur simulateur un F35 uniquement par la pensée. Associée à la robotique, cette application pourrait notamment améliorer la vie des personnes en situation de mobilité fortement réduite.

Cela est possible par la lecture, la retranscription de codes neuraux (directement associés à des actions) et leur « téléchargement » ensuite dans le cerveau d’une autre personne, lui permettant ainsi de reproduire ces mêmes actions par la pensée.

Certaines solutions sont déjà commercialisées à destination du grand public. La startup australienne Emotiv, une des plus en vue sur le sujet, dirigée par Tan Lee, commercialise des « brain wearables ».

Révolutions à venir dans les réseaux sociaux avec à la clé une expérience client « magnifiée »

Croyez le ou non, Mark Zuckerberg a des convictions fortes sur la télépathie et pense qu’un jour nous serons en mesure d’échanger via télépathie sur Facebook.

Facebook travaille sur une interface cérébrale qui vous permettra de « communiquer uniquement avec votre esprit »

Bien entendu, une telle révolution prendra probablement plusieurs dizaines d’années ; mais les recherches actuelles semblent suggérer que cela serait de l’ordre de l’envisageable.

Avant d’arriver à ce stade, où des questions éthiques et de préservation de la vie privée et intime ne manqueront pas de se poser, Facebook cherche à améliorer l’expérience client en la simplifiant au maximum.

Ainsi est né le projet « typing by brain » à la R&D de Facebook. Ce projet consiste à développer une solution non invasive (i.e sans implants cérébraux) qui permettrait de détecter ce que l’utilisateur voudrait écrire. Cette solution permettrait de traduire des pensées en texte à raison de 100 mots par minute! De nombreux neuroscientifiques restent très sceptiques car aujourd’hui avec des solutions invasives, le record de mots est porté à 8 mots à la minute.

Une autre entreprise, Openwater, dirigée par une ancienne haute responsable de Facebook, ambitionne de proposer des solutions d’échanges télépathiques dans un horizon de 3 ans.

Et si vous pouviez « voir » directement dans le cerveau d’une autre personne ?

Plus globalement, la neurotechnologie, associée à la révolution Data au sens large, peut être amenée à radicalement impacter les pratiques du marketing et de la communication grâce à une connaissance réellement plus intime du client.

Améliorer les capacités humaines : cognitives, cérébrales et physiques

Elon Musk est intervenu à de multiples occasions pour alerter sur les risques de développement à terme d’une intelligence artificielle générale qui ne nous voudrait pas que du bien…

En mars dernier, le CEO de Tesla et de SpaceX entre autres a révélé sa nouvelle entreprise Neuralink, dont le but avoué est de construire un système BCI (brain computer interface) qui serait implanté dans le cerveau humain afin de lui permettre de rivaliser avec l’IA. Musk imagine une solution sans opération lourde mais plutôt une solution inoculée par voie sanguine.

Elon Musk lance une entreprise pour fusionner votre cerveau avec un ordinateur

Bien qu’il n’ait pas dévoilé d’informations sur les principes techniques de la solution envisagée, les neuroscientifiques supposent que la solution reposerait sur de la recherche de pointe actuelle impliquant de minuscules électrodes de “neural dust” qui se déploient dans le cerveau.

A moyen terme, la solution de Neuralink viserait à aider les personnes souffrant de handicaps cérébraux puis à long terme elle deviendrait une solution grand public.

Dans cette même logique, Kernel, société fondée par Bryan Johnson (Braintree revendue à Ebay) souhaitait initialement commercialiser un implant cérébral pour aider les personnes souffrant de pertes mémorielles importantes (Alzheimer notamment). A noter toutefois que depuis son lancement, Kernel a fait évoluer sa vision pour se concentrer sur l’enregistrement des signaux générés par les neurones.

D’autres entreprises pionnières dans leur domaines cherchent à exploiter le principe de neuroplasticité afin d’apporter un “mieux être” cognitif et améliorer les capacités d’apprentissage. On parle de Brain fitness via l’évaluation des capacités cognitives et la mise en place de thérapies (BrainHQ, CogniFit, Akili, Pear Therapeutics, MyndYou, Click Therapeutics, Cogniciti, SBT Group) via diverses applications mobiles (Headspace, Claritas Mindsciences) ou autres solutions de type électroencéphalographie (Emotiv, Interaxon, NeuroSky) ou réalité virtuelle (MindMaze).

Shelli Kesler de l’université de Stanford a publié un article qui montrait l’impact significatif de Lumosity, une application Brainfitness : 12 semaines d’utilisation avaient significativement amélioré les fonctions cognitives et cérébrales d’un groupe d’utilisatrices.

Ainsi, de nombreuses startups promettent des solutions pour nous aider à monitorer notre “neuro-santé” et améliorer nos capacités cognitives, qui s’appuient sur l’analyse des données et une personnalisation extrême.

Enfin, il nous semble aussi intéressant d’évoquer le développement des nootropiques : des médicaments, plantes et substances diverses permettant une augmentation cognitive et qui ne présenteraient pas ou relativement peu d’effets nocifs sur la santé à dose standard. Il est fort à parier qu’un marché colossal est à conquérir quand on voit l’importance de la consommation de produits psychoactifs sur les lieux de travail (source : Le Monde.fr).

Vers une révolution du sport et une amélioration sans précédent des performances sportives

Le multiple champion de football américain Tom Brady, considéré comme l’un des plus grands athlètes de l’histoire du football américain voire du sport, a présenté son “brain resiliency programme” un des éléments qui lui a permis d’être au plus haut dans la maitrise de son sport et pendant longtemps. Ce programme contient un volet entier dédié à l’utilisation de la neurotech.

La firme américaine HaloNeuro commercialise déjà des casques plébiscités par les sportifs de haut niveau qui leur permettent d’améliorer leurs performances obtenues en entrainement. En améliorant la transmission du signal cerveau muscle, l’apprentissage et les performances des sportifs sont améliorés.

Ainsi, le sport voit lui aussi dans son ensemble ses repères bousculés par les neurosciences et la brain tech. Une autre revanche des « nerds » en quelque sorte…

Plus encore, voire plus inquiétant, au-delà de la lecture du cerveau

L’optogénétique correspond à un nouveau domaine de recherche et d’application, associant l’optique à la génétique. Cette technique est notamment utilisée pour identifier des réseaux neuronaux.
L’optogénétique est principalement basée sur une protéine, la channelrhodospine, qui possède la propriété d’être activée par la lumière bleue. Des cellules neuronales exprimant cette protéine, peuvent alors elles-mêmes être activées par de la lumière bleue, apportée par une fibre optique. (Futura-Sciences)

Des chercheurs explorent les possibilités d’aller au-delà de la lecture du cerveau pour envisager de passer en « mode écriture » afin de pouvoir en quelque sorte contrôler la pensée et implanter de nouveaux souvenirs.

Le Pr. Yuste, du Kavli Institute for brain science, a utilisé une des plus récentes avancées technologiques, l’optogénétique, pour reprogrammer le cerveau de souris pour leur faire croire avoir vu quelque chose qu’elles n’avaient jamais vu. L’optogénétique altère les neurones via un procédé mêlant à la fois optique (utilisation d’une lumière bleue) et génétique (utilisation d’une protéine).

Selon le Pr. Yuste, Imaginons qu’une telle découverte technologique pénètre le marché des produits technologiques ou du bien-être sous la forme d’un accélérateur de performance cognitive ou de mémorisation, cela ouvrirait la porte aux possibilités d’implanter des souvenirs aux personnes à leur insu et pourraient ainsi remodeler leur identité propre! La question n’étant pas de savoir si cela est possible mais de savoir quand et dans quel cadre cela sera possible compte tenu des avancées technologiques observées à l’heure actuelle…

Comme on peut le constater, la brain tech est un domaine en plein boom et porteurs d’évolutions lourdes de conséquences sur nos vies.

Certains experts et chercheurs tempèrent néanmoins ces éléments en arguant du fait que même avec les milliards potentiellement investis notamment par la Silicon Valley, il s’agit avant tout de recherche fondamentale et non de sciences appliquées répliquables plus rapidement en business model. De nombreuses questions clés resteraient encore ouvertes avant d’envisager des applications commerciales.

Cela fait également dire à ces mêmes experts que la présence de grands noms, de fonds importants ne serait pas sans risque de créer une bulle d’illusions voire de désillusions ultérieures si les promesses sont trop hautes et non tenues.

En dépit de ces réserves, devons-nous nous inquiéter ou en tout cas de nous interroger sur l’ambition des géants technologiques qui veulent entrer dans nos têtes ? Après avoir réussi à conquérir une grande part du temps disponible du cerveau des individus, veulent-ils réussir tout simplement à encore mieux mesurer et plus fortement influencer nos décisions?

Des impacts et des défis éthiques auxquels nous semblons ne pas être suffisamment préparés

Face à cette grappe d’innovations aux impacts sans précédent, inquiétudes et controverses se développent.

Des organisations internationales se sont explicitement emparées de la question. Le World Economic Forum a créé à cette fin le Global Council on the Future of Human Enhancement qui a pour but d’évaluer les nouvelles technologies et de s’assurer qu’elles sont acceptables d’un point de vue éthique.

Des experts de renom dans les neurosciences se sont mobilisés afin de sensibiliser l’opinion publique et les décideurs sur la nécessité de définition d’un cadre protecteur pour nos vies.

27 experts de renommée internationale arguent du fait que ces puissantes neurotechnologies, à l’origine conçue pour aider les personnes handicapées (moteurs ou cognitifs), pourrait exacerber les inégalités sociales et offrir à certaines entreprises, hackers ou gouvernement mal intentionnés de nouvelles voies pour exploiter les gens.

Ce groupe des 27, le groupe Morningside, conclut que les questions relatives aux neurotechnologies sont aussi voire plus cruciales que les questions relatives à l’utilisation de l’IA.

Ainsi le groupe Morningside a rédigé les neuro-droits des citoyens et estime qu’ils devraient figurer dans les textes réglementaires et les chartes internationales comme la déclaration universelle des droits de l’homme.

Parmi les droits à protéger car potentiellement menacés par une brain tech non éthique : la vie privée, l’identité, l’intégrité des personnes et l’équité entre elles.

La vie privée

Chaque individu devrait avoir le droit de garder privé le type de données collectées et exploitées par les neurotech.

Afin de s’en assurer, le groupe Morningside recommande les principes suivants :

  • Passer en mode opt out par défaut la possibilité de partager ses neuro données. Le traitement de ces données serait inspiré des principes du don d’organes. Chaque individu devrait explicitement donner son accord pour le partage de ses neuro-données. Cela impliquerait la mise en œuvre de processus sécurisés intégrant de manière transparente chaque partie prenante avec des rôles clairement délimités dans l’exploitation des données, avec mention des objectifs visés ainsi que de la durée d’utilisation de ces données.

  • Le partage, le transfert et la vente des neuro-données devraient être également strictement régulés à l’instar de qui existe pour les dons d’organes.

  • Enfin l’utilisation de technologies désignées pour être plus protectrices du point de vue de l’individu doit être incitée. En particulier, les systèmes distribués type Blockchain, smart contracts, car permettant une meilleure traçabilité et auditabilité des systèmes sans nécessité d’un tiers de confiance centralisateur de l’information.

L’intelligence artificielle pourrait détourner les interfaces cerveau-machine

Augmentation, identité et inégalités

Les individus pourraient connaître une pression croissante pour utiliser les neurotech dés lors que les premiers le font et disposent alors de capacités plus importantes. Cette pression à adopter les neurotech risque de changer les normes sociales et soulever des problèmes d’inégalité flagrants et de nouvelles formes de discrimination. Plus encore, lorsqu’il s’agit de course à l’utilisation des neurotech à des fins militaires. Déjà, l’armée américaine forment leurs soldats d’élite et leurs analystes et les équipent avec ces « nouvelles technologies » afin d’augmenter leurs capacités cognitives et physiques.

Une neuro-ingénierie responsable

De manière sous-jacente dans l’ensemble des recommandations des 27, il s’agit avant tout d’un appel à la prise de conscience et de responsabilités qui s’adjoignent à l’énorme potentiel des neurotech en prenant en compte les aspects sociaux et éthiques de ces innovations, à l’instar de ce qui est fait par l’IEEE Standards association concernant l’IA et les systèmes autonomes.

Une gouvernance proactive et éviter le neuro-hype

La société dans son ensemble et l’industrie de la Brain tech pourrait profiter d’un cadre de discussions anticipées et inclusive sur les enjeux éthiques, légaux et les implications sociétales de la mise sur le marché de ces nouvelles technologies. Par exemple, l’impact des devices neuromodulaires qui viseraient à améliorer nos capacités cognitives y compris notre moral, les impacts sur la dignité humaine ou l’accès équitable à ces solutions, pourraient être considérés de manière anticipée dans le processus de recherche et de développement.

Dans ce domaine comme dans tout nouveau domaine technologique disruptif, la désinformation et les publicités mensongères peuvent être légions. Le risque de défiance du public peut être alors important empêchant ainsi la formation de marchés vertueux et le développement de solutions et de produits viables économiquement.

Les régulateurs doivent en ce sens intervenir afin de favoriser l’émergence d’un écosystème sain viable et durable.

Ce panorama de la Brain tech, de ses perspectives et de ses enjeux, ne doit pas nous faire oublier que ces neurotechnologies sont encore loin d’être pleinement intégrées dans les usages et la vie quotidienne de chacun. Néanmoins, les progrès technologiques actuels de la neurotech et l’engouement des grands groupes indiquent que nous y arriverons peut-être plus rapidement que prévu.

L’opportunité actuelle d’améliorer la vie des personnes à mobilité fortement réduite ou des personnes atteintes de dysfonctionnements neuraux ou neuronaux doit être évidemment poursuivie et accélérée.

En faisant cela, nous nous rapprochons d’un avenir où il sera possible de manipuler facilement les mécanismes du cerveau, de décrypter les intentions, les émotions et les décisions. D’un avenir où les individus pourront interagir sur le monde qui les entoure par la pensée via des devices et des machines.

Il nous semble finalement que deux questions majeures doivent être traitées : l’une du point de vue de l’individu dont on doit protéger l’intégrité et l’identité et l’autre du point de vue de la collectivité à laquelle on doit assurer l’équité d’accès et minimiser les risques de discrimination majeure rendus possible par cette technologie si laissée entre les mains de privilégiés uniquement.

Sans être foncièrement néo-luddite, ne serait-il pas, à l’instar du moratoire qui avait été demandé s’agissant de CRISPR Cas 9, pertinent d’envisager un moratoire sur ces technologies une fois arrivées à un stade d’application suffisamment avancé ?

sources : IEEE Spectrum: Silicon Valley’s Latest Craze: Brain Tech. Elon Musk, Mark Zuckerberg, and other big Silicon Valley players want to make commercial gadgets for your brain.
Stat News: New brain technologies pose threats to privacy and autonomy that are all too real, experts warn.
DARPA and the Brain Initiative.
The World Economic Forum: Five reasons the future of brain enhancement is digital, pervasive and (hopefully) bright
The World Economic Forum: 5 ways brain science is changing our world.
The Conversation: Considering ethics now before radically new brain technologies get away from us. Andrew Maynard Director, Risk Innovation Lab, Arizona State University.
LSE Business Review: How to ensure future brain technologies will help and not harm society
Nature 551, 159–163 (09 November 2017) doi:10.1038/551159a Four ethical priorities for neurotechnologies and AI

Un dispositif cérébral augmente la vitesse d’apprentissage de 40%

Une équipe internationale de scientifiques a créé un dispositif non invasif qui stimule le cerveau pour améliorer la fonction cognitive. Lors de tests sur des macaques, il aurait augmenté la vitesse d’apprentissage des singes de 40 pour cent.

Une nouvelle recherche financée par l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense DARPA du Département de la Défense des États-Unis a démontré avec succès comment une méthode non invasive de stimulation du cerveau peut stimuler la performance cognitive. Dans le cadre du programme Restoring Active Memory (RAM) de la DARPA, des scientifiques de HRL Laboratories en Californie, de l’Université McGill à Montréal (Canada) et de Soterix Medical à New York ont testé leur appareil cérébral sur des macaques et ont observé une augmentation substantielle de la capacité des singes à exécuter rapidement certaines tâches.

DARPA veut accélérer l’acquisition de compétences au-delà des niveaux normaux

Dans l’étude publiée dans la revue Current Biology, l’équipe de HRL décrit comment elle a utilisé la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) pour stimuler le cortex préfrontal des macaques. Ils ont ensuite incité les animaux à effectuer une tâche basée sur l’apprentissage associatif – apprentissage des associations entre des repères visuels et un emplacement – afin d’obtenir une récompense.

Les macaques qui portaient le dispositif cérébral tDCS surpassaient de beaucoup le groupe témoin. Le premier groupe n’avait besoin que de 12 essais pour apprendre comment obtenir immédiatement la récompense, tandis que le second avait besoin de 21 essais, le dispositif tDCS expliquant l’augmentation de 40 pour cent de la vitesse d’apprentissage, selon les chercheurs.

« Dans cette expérience, nous avons ciblé le cortex préfrontal avec des montages de stimulation non invasive individualisés », a déclaré Praveen Pilly, chercheur principal au HRL. « C’est la région qui contrôle de nombreuses fonctions exécutives, y compris la prise de décisions, le contrôle cognitif et la récupération de la mémoire contextuelle. Elle est reliée à presque toutes les autres zones corticales du cerveau, et la stimuler a des effets étendus. »

D’après les résultats de leur étude, les chercheurs affirment que l’augmentation de la vitesse d’apprentissage a été causée par la connectivité modulée entre les régions du cerveau et non par la vitesse à laquelle les neurones s’activaient.

En plus de ce dispositif de la DARPA, des chercheurs de l’Université de Boston ont mis au point leur propre méthode non invasive pour améliorer l’apprentissage en utilisant la stimulation transcrânienne à courant alternatif haute définition (HD-tACS). Cependant, les chercheurs de la DARPA affirment que leur appareil est bon marché, ce qui peut le rendre plus attrayant que d’autres technologies similaires.

Le simple fait de rendre les gens plus intelligents n’est pas le seul objectif de ce type de recherche. Une application potentiellement plus immédiate du dispositif cérébral de DARPA est le traitement des personnes souffrant de dégénérescence neurale qui entraîne une perte de la fonction de la mémoire.

Comment télécharger des connaissances à votre cerveau

Comme l’équipe l’a noté dans son étude, « ces résultats concordent avec l’idée que le tDCS conduit à des changements généralisés dans l’activité cérébrale et suggèrent que cela pourrait être une méthode valable pour modifier la connectivité fonctionnelle chez l’homme à moindre coût et de manière non invasive ».

traduction Thomas Jousse

Newsweek, HRL Laboratories