Les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) représentent une avancée fascinante, passant des laboratoires de recherche aux essais sur l’homme. Bien que prometteuses pour offrir une plus grande autonomie aux personnes handicapées, elles soulèvent des défis techniques et éthiques. Les dirigeants et chercheurs s’efforcent de guider l’innovation vers un avenir responsable.
Qu’il s’agisse de se connecter à la Matrix ou de devenir un Na’vi dans Avatar, relier l’esprit humain aux ordinateurs est un concept de science-fiction que je ne pensais jamais voir se concrétiser. Cependant, les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) ont progressivement pris de l’ampleur dans les laboratoires de recherche, passant rapidement des études à des essais cliniques réels — notamment grâce à l’entreprise Neuralink d’Elon Musk.
Bien que cela promette aux personnes en situation de handicap une plus grande liberté et un plus grand contrôle, ainsi que des applications potentielles dans le domaine des jeux vidéo et des soins de santé, d’importants défis techniques, éthiques et réglementaires demeurent. Plus je m’intéresse à ce sujet, plus je découvre des leaders et des chercheurs prêts à nous guider de manière responsable vers l’avenir de cette technologie révolutionnaire.
Qu’est-ce qu’une interface cerveau-ordinateur ?
Commençons par le début. En une phrase, les BCI sont des dispositifs qui font le lien, traduisant essentiellement les signaux électriques analogiques de votre cerveau en informations compréhensibles pour des machines digitales.
« En contournant les canaux de communication conventionnels pour différentes tâches (par exemple, la vision, le mouvement et la parole), les BCI relient l’activité électrique du cerveau et le monde extérieur pour augmenter les capacités humaines à interagir avec l’environnement physique, » indique une étude de 2023 publiée dans le journal Brain Inform. « Les BCI fournissent un canal de communication non musculaire et facilitent l’acquisition, la manipulation, l’analyse et la traduction des signaux cérébraux afin de contrôler des dispositifs externes ou des applications. »
Le développement des BCI a en réalité commencé dans les années 1920 avec l’apparition de l’électroencéphalogramme (EEG), un test qui utilise des électrodes pour amplifier et mesurer l’activité électrique du cerveau. Cependant, les BCI modernes ont évolué dans les années 1970 grâce au travail du Dr Jacques Vidal de UCLA, soutenu par la National Science Foundation et la DARPA. Il est également le premier chercheur à avoir utilisé le terme « interface cerveau-ordinateur. »
Au cours des cinquante dernières années, les BCI ont trouvé des applications cliniques variées, allant de la cartographie des mécanismes internes du cerveau à l’augmentation des capacités cognitives et motrices. Les BCI sont même utilisées pour restaurer la mobilité physique chez des patients souffrant de blessures et de maladies, telles que la SLA ou les AVC du tronc cérébral, ou chez des personnes « enfermées » — cognitivement intactes mais sans fonction musculaire utile.
Le potentiel est incroyablement excitant, mais comme vous pouvez l’imaginer, il existe des défis apparemment insurmontables auxquels les chercheurs de cette technologie doivent faire face.
Les BCI non invasives
Vous pourriez penser que toutes les interfaces cerveau-ordinateur modernes nécessitent une chirurgie cérébrale, mais la technologie existe en différentes formes, selon la proximité du dispositif avec la matière grise de l’utilisateur. Il existe des types entièrement non invasifs, tels que les EEG et les IRM, qui surveillent et enregistrent simplement l’activité cérébrale. Ensuite, il y a ce qui est classé comme des EEG « partiellement invasifs » endovasculaires, qui utilisent un cathéter pour introduire des électrodes dans le cerveau sans nécessiter de chirurgie cérébrale ouverte.
Les BCI non invasives captent les impulsions électriques du cerveau à travers le crâne et le cuir chevelu du patient et les transmettent directement au dispositif externe. Bien que cela semble attrayant car cela ne nécessite pas de chirurgie cérébrale, la technologie est pleine de défis.
Un des plus grands problèmes avec les BCI portatives est, par exemple, leur faible rapport signal/bruit. Cela signifie que les impulsions électriques captées sont souvent brouillées par des interférences provenant du crâne et du cuir chevelu, rendant donc difficile le décodage précis des signaux cérébraux. Le décodage de ces signaux est encore compliqué par les motifs neuronaux complexes du cerveau, qui nécessitent des algorithmes sophistiqués et des ressources de calcul considérables pour être interprétés de manière fiable.
J’ai parlé avec le Dr Jane Huggins, directrice du laboratoire Direct Brain Interface de l’Université du Michigan, pour mieux comprendre les défis que rencontrent actuellement les BCI.
« Faisons une liste des éléments qui influencent votre activité cérébrale… eh bien, peut-être que faisons une liste de ce qui n’a pas d’impact, car ça sera plus court, » a plaisanté Huggins. « Tout, de ce que le patient voit actuellement à la quantité de lumière dans la pièce en passant par ce qu’il vient de manger pour le déjeuner et son état émotionnel, peut affecter l’amplitude des signaux et la complexité des événements. Il est difficile de sélectionner les éléments dont vous avez besoin. »
Par ailleurs, en termes de confort et d’utilisabilité, les BCI non invasives peuvent être inconfortables à porter pendant de longues périodes en raison des électrodes et des casques encombrants.
C’est pourquoi l’idée des implants cérébraux invasifs est devenue l’avenir vers lequel cette technologie se dirige, un avenir qui s’est fortement rapproché de nous en 2024.
Accès direct au cerveau
Les BCI implantables prennent les impulsions directement de la matière cérébrale sur laquelle la puce est placée et les traduisent en commandes. Ensuite, elles transmettent ces signaux de commande sans fil à un dispositif externe, qui les exécute.
Dr. Huggins soutient que bien que certaines personnes soient toujours hésitantes à l’idée de faire implanter un dispositif dans leur cerveau, à long terme, c’est l’option la plus pratique.
« Les personnes ont tendance à qualifier les BCI implantées d’« invasives, » m’a-t-elle dit. « Certes, une intervention chirurgicale est nécessaire si vous implantez une BCI, et cela peut être une opération assez spectaculaire. » D’un autre côté, Huggins compare cela à sa propre chirurgie de hanche artificielle qu’elle a subie il y a quelques années. Chirurgie invasive ? Oui. Mais dans la vie quotidienne, elle peut complètement être oubliée.
Pour une raison, les BCI implantées ne nécessitent pas la configuration de 10 à 20 minutes requise pour les faire fonctionner quotidiennement. Elles n’ont pas non plus besoin d’être rechargées et nettoyées comme le doivent les BCI externes. Huggins suppose que les futurs dispositifs BCI pourraient offrir les avantages des BCI externes et implantées, similaire au fonctionnement des implants cochléaires d’aujourd’hui.
« Si vous pouviez implanter ces électrodes EEG sous le cuir chevelu, vous n’auriez pas à les mettre et les enlever chaque jour, et elles seraient invisibles. »
De plus, les bases de la technologie existent depuis bien plus longtemps qu’on pourrait le penser. Cela fait des décennies que les premières neuroprothèses ont été installées chez des humains, et le domaine continue d’évoluer rapidement.
Implant de puce cérébrale par Neuralink chez le premier humain
Cela nous amène à la situation actuelle, où les premiers patients reçoivent ces puces implantées. Après une étude de six ans et avoir obtenu l’approbation de la FDA en 2023, Neuralink a lancé son essai clinique pour sa première puce implantable, complétant la chirurgie en janvier 2024 sur son premier patient.
En quelques mois, Neuralink avait publié une mise à jour, montrant le patient contrôlant un ordinateur portable pour jouer en ligne uniquement avec son cerveau, qu’il a comparé à « utiliser la Force sur le curseur. »
À présent, l’essai BCI de Neuralink a trouvé un deuxième patient, tandis que le premier est passé de jouer aux échecs à jouer à Civilization VI.
Neuralink attire toute l’attention en raison de son fondateur médiatique, mais elle n’est pas seule. Synchron de Brooklyn, New York, développe un dispositif pouvant être implanté en toute sécurité dans les vaisseaux sanguins du cerveau et a lancé son essai clinique de six patients l’année dernière. BrainGate, un consortium de recherche de différentes universités aux États-Unis, a implanté la première BCI sans fil et à haut débit au monde en 2021. Blackrock Neurotech, quant à elle, est basée à Salt Lake City, Utah, et mène des essais humains avec son BCI Utah Array depuis plus de deux décennies, avec zéro « événements indésirables graves » signalés par la FDA durant cette période.
Dans ces applications, les dispositifs permettent aux utilisateurs de contourner efficacement les membres endommagés et non réactifs pour contrôler des dispositifs externes directement par la pensée et réaliser des activités sans dépendre d’autres personnes, améliorant significativement leur qualité de vie. La technologie a déjà révolutionné plusieurs domaines de recherche, y compris le divertissement et les jeux, l’automatisation industrielle, l’éducation et le neuromarketing.
Défis persistants
Bien que les BCI implantées semblent représenter l’avenir du domaine, elles présentent également leurs propres défis. Par exemple, même avec des BCI implantées, qui offrent une meilleure qualité de signal, la stabilité à long terme reste un problème. Ces dispositifs peuvent se dégrader avec le temps en raison de réactions des tissus biologiques ou de pannes mécaniques, limitant leur utilisabilité et leur durée de vie pour des applications continues.
Les BCI implantées ne surmontent également pas l’obstacle de toute la formation et de la calibration nécessaires, ce qui pose un défi important pour la technologie BCI. Les utilisateurs ont souvent besoin d’une pratique considérable pour obtenir un contrôle efficace de ces dispositifs, rendant le processus à la fois long et parfois frustrant, comme l’explique Dr. Huggins.
Neuralink développe une application pour aider à ce processus, permettant aux patients de former leur esprit à mieux contrôler les dispositifs numériques, ce qui a déjà été testé sur des singes.
Au-delà de la commodité et du coût, les conséquences éthiques et en matière de confidentialité posent des défis significatifs au développement futur des BCI. Les données générées par les BCI — nos émotions, nos intentions et nos pensées — sont intrinsèquement personnelles et soulèvent le risque que ces données puissent être collectées et utilisées à mauvais escient.
L’adoption des BCI soulève également des questions d’autonomie, de consentement et d’accessibilité. Qu’est-ce qui empêcherait quelqu’un de se retrouver contraint à utiliser une BCI contre sa volonté ou sans comprendre pleinement ses conséquences ?
« Je ne vois rien de plus effrayant que quelqu’un décide pour vous que vous avez besoin d’une BCI implantée et vous la donne », a déclaré Huggins. « Et vous ne pouvez pas poser de questions sur ce qui se passe ou exprimer votre opinion. »
Il en va de même pour l’utilisation de l’intelligence artificielle et des systèmes d’apprentissage machine pour aider les patients porteurs de BCI. « Nous pouvons combiner un certain nombre de fonctions de l’intelligence artificielle et des BCI, mais cela soulève les mêmes questions que celles rencontrées pour tout type de partage et de contrôle : Qui décide ? Que va-t-on dire ? »
« Et cela nous ramène aux questions éthiques dont nous parlions plus tôt concernant l’autodétermination. Si vous avez quelqu’un dont les capacités diminuent [comme dans le cas de patients atteints de SLA], y a-t-il un équilibre ? Cet équilibre évoluera-t-il dans le temps ? Ou vais-je simplement abandonner et laisser l’intelligence artificielle compléter mes phrases ? »
« Ne vous inquiétez pas des gens qui pourraient lire vos pensées depuis des satellites. »
Ce sont des préoccupations sérieuses pour l’avenir, même si nous sommes encore loin de devoir vraiment y faire face.
« Je ne peux capturer cela qu’avec environ, vous savez, 90 % de précision, peut-être 95 % par un bon jour. Par un mauvais jour, eh bien, vous pouvez aller jusqu’à ce que ce soit aussi bas que possible. Mais c’est quelqu’un qui essaie activement de communiquer un message. »
Huggins souligne l’un des plus grands défis pour l’avenir des BCI : la peur et les idées reçues.
« Cela fait peur à de nombreuses personnes, » a admis Huggins. « J’ai déjà entendu quelqu’un me demander si le gouvernement pouvait lire leurs pensées depuis des satellites. Et je lui ai répondu : ‘Eh bien, vous savez, j’ai du mal à obtenir la bonne réponse quand j’ai quelqu’un assis dans mon laboratoire qui me laisse mettre ce casque sur sa tête et qui essaie activement de prêter attention à une touche du clavier. Ne vous inquiétez pas des gens qui pourraient lire vos pensées depuis des satellites. »
Vers un avenir BCI plus positif
Il est certain que les chercheurs en BCI font face à d’importants défis pour rendre cette technologie révolutionnaire accessible au grand public, peut-être aucun plus important que la gestion des attentes. Huggins note que ses collègues travaillant sur des études de recherche implantables passent par un processus très rigoureux pour s’assurer que les participants à ces études comprennent bien quel est le plan, ainsi qu’une compréhension réaliste des avantages et des risques.
Ces mêmes courtoisies sont rarement accordées au grand public qui est bombardé de promesses fantaisistes de communication télépathique, de mémoire parfaite et même d’un amalgame entre esprits humains et robotiques.
Quant à l’avenir des BCI au cours de nos vies, Huggins a reconnu qu’un abaissement des attentes serait nécessaire pour voir réellement le progrès.
« Je pense qu’il y aura des choses disponibles, je ne pense juste pas qu’elles correspondront à toutes les attentes. Cela va changer les attentes. Il faut avoir des attentes réalistes et comprendre qu’il s’agit d’une nouvelle technologie. Nous apprenons encore comment cela fonctionne, pourquoi cela fonctionne, quand cela fonctionne, quand cela ne fonctionne pas, quel type de support cela nécessite et combien d’endroits seront capables de l’offrir. »
Ainsi, non, nous ne connaîtrons probablement pas de moments où nous dirons « Waouh, je sais faire du Kung Fu » dans un avenir proche. Mais cela ne veut pas dire que la prochaine génération ne le fera pas. Nous avons peut-être un long chemin à parcourir, mais les bases de ces futures expériences se construisent aujourd’hui — et c’est une raison d’être enthousiaste.