Les rats communiquent via des puces cérébrales

Des paires de rats peuvent communiquer via des puces cérébrales et collaborer pour effectuer une tâche, rapport les chercheurs d'aujourd'hui Rapports scientifiques. L'activité cérébrale enregistrée chez un rat a été traduite en un schéma d'impulsions électriques qui ont ensuite été transmises à un autre rat qui avait été entraîné à pousser un levier particulier en réponse à l'un des deux schémas de stimulation électrique dans son cerveau. Les rats ont également travaillé ensemble, disent les chercheurs. Si le deuxième rat choisissait le mauvais levier, le premier rat modifierait sa fonction cérébrale et son comportement lors du prochain essai afin que le rongeur récepteur ait plus de chances de bien faire les choses, affirment les scientifiques.

Ah, prendre des décisions: Un rat avec un implant d'enregistrement de l'activité cérébrale choisit sur quel levier appuyer en réponse à une lumière LED.

La recherche a été dirigée par Image de balise Miguel Nicolelis , un neuroscientifique du Duke University Medical Center, qui a déjà décrit une interface cerveau-ordinateur à travers laquelle un singe pourrait contrôler un robot marcheur (voir Le pouvoir de la pensée ) et une autre configuration dans laquelle un sens virtuel du toucher a été introduit dans le cerveau d'un singe grâce à un réseau de stimulation électrique (voir Donner aux prothèses un sens du toucher ). Une poignée de laboratoires ont fait des progrès impressionnants dans la lecture et l'écriture dans le cerveau ces dernières années dans le but d'aider les personnes paralysées à retrouver leur mobilité grâce à la robotique contrôlée par la pensée. L'année dernière, deux équipes de recherche ont signalé que les patients tétraplégiques pouvaient utiliser des implants cérébraux pour contrôler les membres du robot (voir Brain Chip Helps Quadriplegics Move Robotic Arms with Their Thoughts and Patient Shows New Dexterity with a Mind-Controlled Robot Arm ).

Mais l'étude d'aujourd'hui, dit Nicolelis, ne visait pas à améliorer la technologie d'interface cerveau-ordinateur pour les patients, mais plutôt à explorer de nouvelles frontières. Nous avons observé l'émergence de propriétés physiologiques que nous ne pouvions pas prédire avant cela, dit-il, pointant du doigt ce qu'il appelle la collaboration entre les cerveaux des deux animaux.

Dans l'expérience, Nicolelis et son équipe ont entraîné un rat à choisir entre un levier du côté droit ou du côté gauche à pousser en fonction de celle des deux LED allumée. Si le rat poussait le bon levier, il recevait une gorgée d'eau gratifiante. Les chercheurs ont enregistré l'activité électrique du cortex moteur du rat, la région du cerveau qui contrôle les mouvements, et ont traduit l'activité impliquée dans la poussée du levier droit en plusieurs impulsions et en poussant le levier gauche en moins d'impulsions. Ces impulsions ont ensuite été envoyées à l'implant dans le cerveau d'un autre rat dans une chambre séparée. Ce rat avait été entraîné à répondre aux schémas d'impulsions de la même manière – plus d'impulsions signifiaient pousser le levier du côté droit.

Sans indication des LED dans sa cage, le deuxième rat a pu choisir le bon levier 64 pour cent du temps, moment auquel les deux rats obtiendraient une récompense en eau (le rat expéditeur d'informations en obtiendrait ainsi deux ; la réception d'informations le rat n'en obtiendrait qu'un). Lorsque le deuxième rat s'est trompé, le premier rat l'a remarqué, dit Nicolelis, car il n'a pas obtenu de deuxième récompense. Ainsi, dans le prochain essai, le premier rat répondrait plus rapidement au signal LED et produirait une plus grande quantité de neurones liés à la tâche par rapport au bruit cérébral de fond, dit-il, ce qui rendait le deuxième rat plus susceptible de choisir le bon levier. C'est ce que Nicolelis appelle la collaboration.

Les chercheurs ont également démontré la communication de cerveau à cerveau avec la stimulation des moustaches chez le premier rat. Comme un chat, les rats utilisent leurs moustaches pour déterminer la largeur d'une ouverture, et les rongeurs peuvent être entraînés à tourner la tête vers la gauche ou la droite selon que le trou de leur cage est étroit. Semblable à la première expérience, l'activité cérébrale du premier rat s'est traduite par un schéma particulier d'impulsions envoyées au deuxième rat, qui avait été entraîné à pousser la tête vers la gauche en réponse aux impulsions électriques et vers la droite en l'absence d'impulsions. Avec ces tests, le deuxième rat a choisi le bon côté environ 62 pour cent du temps.

Avec le test des moustaches, l'équipe a démontré que les rats n'avaient pas besoin d'être dans le même bâtiment, ni même sur le même continent, pour collaborer. Un rat au Brésil au Edmond et Lily Safra Institut International de Neurosciences du Natal envoyé des signaux cérébraux à un rat sur le campus de Duke à Durham, en Caroline du Nord.

Cependant, les décisions binaires prises dans les tests sur rat ne sont pas à la hauteur de ce que les interfaces cerveau-ordinateur peuvent faire de nos jours, a écrit l'Université de Pittsburgh. Andrew Schwartz , pionnier des interfaces cerveau-ordinateur des patients, dans un e-mail adressé à Revue de la technologie du MIT. Cela peut ressembler à de la «télépathie mentale» et semble donc excitant, mais lorsqu'on y regarde de plus près, c'est très simpliste, a-t-il écrit. En tant que canal de communication, vous pourriez penser à un patient enfermé essayant de communiquer en clignant des yeux, où un clignement signifie oui et pas de clignement signifie non. Ce type d'information pourrait être transmis en enregistrant à partir d'un seul neurone chez un rat et en bourdonnant de courant électrique chez le rat récepteur. Si le rat sent le bourdonnement, cela signifie oui, pas de bourdonnement signifie non.

Mais Nicolelis voit cette démonstration comme le début d'une nouvelle ligne de recherche qui pourrait conduire à une nouvelle forme d'informatique. Il dit que son laboratoire travaille sur des essaims de rats qui pourraient partager des informations motrices et sensorielles via des interfaces cerveau-cerveau. Si vous mettez des cerveaux ensemble, vous pourriez créer une machine non-Turing plus puissante, un ordinateur organique qui calcule par expérience, par heuristique, dit-il. Cela pourrait être une architecture très intéressante à explorer.

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