À l'avenir, l'expression « brainstorming » pourrait bien prendre un tout autre sens, assez littéral. Capitalisant sur les travaux qu'ils mènent sur les interfaces de cerveaucerveau à cerveau depuis plusieurs années, des chercheurs de l'université de Washington viennent de franchir une étape majeure en créant un réseau qui a permis à trois personnes d'envoyer et de recevoir des informations directement à leur cerveau.

Ce « réseau social de cerveaux connectés » dénommé BrainNet a été utilisé avec succès par ce trio pour jouer à Tetris en collaboration. Le dispositif repose sur un électroencéphalographeélectroencéphalographe qui enregistre l'activité électrique du cerveau « émetteur » via des électrodesélectrodes répartis sur la tête. Le signal est décodé puis transmis au cerveau « récepteur » via un casque de stimulationstimulation magnétique transcrânienne (TMS). Ce dernier envoie des impulsions au niveau du cortexcortex visuel pour créer un phosphène, une illusion lumineuse qui donne l'impression de voir une lumièrelumière de son champ visuelchamp visuel.

Ce procédé non invasifinvasif avait déjà été utilisé par le passé par l'équipe de l'université de Washington (voir l'article initial, ci-après) en 2013 puis par un autre groupe de chercheurs pour réaliser une transmission de pensée. Mais c'est la première fois que plus de deux personnes peuvent communiquer entre elles de cette manière.

Le jeu Tetris tel que vu à l'écran par les deux joueurs chargés d'émettre les commandes à la troisième personne devant les exécuter. © University of Washington, arXiv

Un taux de réussite élevé

Pour cette expérimentation, trois volontaires devaient jouer à Tetris en se tenant dans des pièces séparées et sans voir ce que les autres faisaient. Deux personnes munies d'un casque EEGEEG étaient chargées d'émettre les commandes pour la troisième. Sur un écran, elles observaient les briques en train de tomber et devaient décider s'il fallait ou non les faire pivoter pour les insérer correctement dans le bloc inférieur. Pour indiquer au troisième joueur l'action à accomplir, les deux « émetteurs » devaient fixer des LEDLED situées sur le côté de l'écran, l'une travaillant à 15 HzHz, l'autre à 17 Hz.

L'idée est qu'en percevant ces flashsflashs lumineux, le cerveau produit des ondes qui correspondent à ces fréquences. L'électroencéphalographe peut alors les capter et interpréter la commande. En l'occurrence, la LED 15 Hz valait pour faire pivoter la brique et 17 Hz valait pour ne rien faire. Si le système captait le signal à 15 Hz, il le relayait à l'équipement TMS, lequel générait une impulsion dans le cerveau du « récepteur » qui percevait un phosphène, signe qu'il devait faire pivoter la brique. 

L'expérience a été menée avec cinq groupes de trois personnes. Le taux moyen de réussite est d'un peu plus de 81 %, ce qui est assez impressionnant. Partant de là, les chercheurs estiment qu'il serait tout à fait envisageable d'augmenter le nombre de personnes participant à ce réseau via une connexion Internet. Ils imaginent une « interface de cerveau à cerveau hébergée sur un serveur cloud » qui servirait de nœudnœud de transmission à un réseau de personnes réparties un peu partout dans le monde. La communication humaine n'a sans doute pas épuisé toutes ses possibilités...

Communiquer de cerveaux à cerveaux est désormais possible

Article initial de Marie-Céline RayMarie-Céline Ray paru le 7/11/2014

Parfois les mots nous manquent pour expliquer les choses. Et si nous pouvions communiquer directement de cerveau à cerveau sans avoir besoin du langage ? Un premier pas a été franchi dans une expérience de connexion directe entre deux cerveaux.

Chacun sait comme il peut être parfois compliqué d'exprimer ses sentiments ou d'expliquer des concepts abstraits... Aussi, transmettre une information directement d'un cerveau à un autre, est-ce vraiment de la science-fiction ? Avant d'en arriver là, des chercheurs de l'université de Washington ont voulu transmettre une information simple d'un cerveau à un autre, en utilisant une « interface de cerveau à cerveau » (brain to brain interface ou BBI). Ce dispositif a plusieurs fonctions : lire l'information provenant de l'activité neurale du cerveau émetteur, la décoder et transformer l'information numérique afin de générer une autre activité neurale dans le cerveau récepteur.

La même équipe de recherche avait montré en août 2013 qu'une connexion était possible entre deux cerveaux, grâce à une expérience où un chercheur avait fait bouger à distance le bras de son collègue. Après ce premier succès, les chercheurs ont voulu reproduire l'expérience à plus grande échelle, sur six volontaires répartis par groupes de deux. Leurs résultats paraissent dans la revue Plos One.

Plus précisément, l'équipe utilise deux outils non invasifs pour connecter les deux cerveaux. Le premier participant, dit « émetteur », est relié à un électro-encéphalographe qui lit l'activité cérébrale et envoie des pulsations électriques via le web au second participant, le « récepteur ». Celui-ci porteporte un casque avec une bobine de stimulation magnétique transcrânienne (TMS), placée près de la partie du cerveau qui contrôle les mouvementsmouvements de la main.

Électroencéphalogramme de l’émetteur lors de deux essais. En rouge : l’émetteur doit penser au mouvement de la main. En bleu : il doit se retenir. © 2014 Rao et al., Plos One, cc by 4.0

L’émetteur contrôle le mouvement de la main du récepteur

Le principe de l'expérience était le suivant : le premier participant était devant un écran d'ordinateur avec un jeu vidéo dans lequel il devait défendre une ville en tirant un coup de canon. Mais au lieu de jouer directement, il devait penser au déplacement de la main qui tirait le coup de canon. Le récepteur était assis dans une pièce située dans un autre bâtiment du campus. Il ne pouvait pas voir le jeu, et sa main se trouvait près d'une tablette tactiletablette tactile qui pouvait tirer le coup de canon. Si l'interface entre cerveaux fonctionnait, la main du destinataire bougeait et pressait la tablette pour déclencher le tir. Dans la moitié des essais, il y avait un avion-ami qui passait et l'émetteur devait se retenir de tirer. Les deux participants ne pouvaient pas interagir entre eux d'aucune autre manière que par le lien entre leurs cerveaux.

Le temps de transmission de l’information d'un cerveau à l'autre était de l'ordre d'une seconde. La précision à laquelle les participants réussissaient à jouer au jeu ensemble variait entre les binômes. Un des trois binômes a eu des résultats moins bons que les deux autres. Il est apparu que c'était dû à l'émetteur qui n'arrivait pas à générer une information suffisante pour l'ordre de faire feufeu. Cela se voyait sur son électro-encéphalogramme, lorsqu'on le comparait aux autres : les activités cérébrales dans les deux situations (faire feu ou se retenir en présence de l'avion-ami) étaient trop proches.

L'information extraite du cerveau par électro-encéphalographe peut donc être transmise à un autre cerveau en utilisant une méthode non invasive, sans implantation d'électrodes dans le cerveau.