Commander un ordinateur par la pensée, voilà qui paraît fou. C'est pourtant ce que fait Matthew Naggle, un Américain de 26 ans, rendu paraplégique par un coup de couteau dans le cou, reçu lors d'une rixe. Il lui suffit d'imaginer un mouvement de son bras inerte pour que se déplace, suivant le même mouvement, un curseur sur un écran. Il peut ainsi télécommander la télévision ou l'éclairage, consulter son courrier électronique, ou encore jouer au ping-pong électronique.

Cette prouesse, dont les détails sont présentés par l'équipe de John Donoghue (Brown University, Rhode Island) dans la revue Nature du 13 juillet, ne tient pas de la télépathie. Elle est rendue possible par une chaîne technique qui vise à traduire l'influx nerveux en pixels animés. A passer du neurone à l'électron.

Le premier élément de cette "prothèse neuromotrice" est un composant électronique de quatre millimètres de côté, hérissé de 100 électrodes, implanté dans la région du cerveau qui commande les mouvements volontaires. Captant l'activité électrique des neurones, elle la transmet, via un plot câblé sur le crâne de M. Naggle, à des ordinateurs qui filtrent cet influx pour commander le curseur.

Cette dernière étape nécessite un calibrage, au cours duquel il est demandé au patient d'imaginer les mouvements du bras qui lui permettraient de suivre ceux de la "flèche", laquelle est déplacée par un assistant.

Contrairement aux réseaux d'électrodes placées, dans d'autres expériences, sur le crâne des patients, l'apprentissage est rapide - quelques minutes plutôt que quelques mois. De plus, le système fonctionne sans que Matthew Naggle ait à se concentrer uniquement sur la tâche à réaliser. Il peut même parler en déplaçant le curseur. Une liberté d'esprit que n'offrent pas non plus d'autres systèmes d'assistance aux tétraplégiques, fondés sur l'analyse, par vidéo, de l'orientation du regard du patient vis-à-vis de l'écran et qui imposent une discipline oculaire contraignante.

Pour John Donoghue, cette "porte du cerveau" (brain gate) développée par Cybernetics Neurotechnology Systems, une start-up émanant de son équipe, n'en est qu'à sa première étape. Il souligne que Matthew Naggle est aussi parvenu à commander quelques mouvements d'une main et d'un bras artificiels. "Ces résultats laissent espérer qu'un jour nous serons capables d'activer directement les muscles de ses membres avec ces signaux cérébraux", avance le chercheur.

Plusieurs obstacles demeurent. Une "puce" similaire greffée sur un autre patient a rendu l'âme sans prévenir. Et nul ne sait comment neurones et implant cohabiteront sur le long terme. Il sera nécessaire d'utiliser les technologies "sans fil", afin de réduire les risques d'infection liés au passage des câbles à travers la calotte crânienne. Il faudra enfin affiner le traitement du signal.

Une des voies d'amélioration possibles est présentée dans un second article de Nature, signé par une équipe de Stanford. Krishna Shenoy et ses collègues ont implanté des électrodes dans le cerveau de macaques, non pas dans la région commandant les mouvements, mais dans une zone où naît l'intention de l'action.

Les signaux neuronaux leur ont permis de prédire le mouvement effectué par le primate avant même que celui-ci ne le réalise. Appliquée à un humain, cette procédure pourrait théoriquement permettre de taper environ 15 mots à la minute.

Pour Angela Sirigu, de l'Institut des sciences cognitives de Lyon, ces résultats sont "extrêmement intéressants", parce qu'ils montrent que le cortex moteur reste mobilisable même quand le corps est paralysé. Son équipe a fait des observations similaires sur des amputés de la main. Elle a enregistré l'activité électrique des muscles (EMG) du bras de tels patients, à qui on demandait d'imaginer divers mouvements "fantômes" du membre disparu (Brain du 24 juin). Ces EMG présentaient un profil bien distinct.

"Notre but est désormais d'entraîner un système artificiel à reconnaître et à prédire, à travers la mesure des EMG, les mouvements imaginés par le patient, explique la chercheuse. Il pourrait ainsi commander des prothèses sophistiquées capables de mouvements s'approchant de ceux de la main normale." Comme pour Matthew Naggle, il s'agit de renouer les liens désaccordés entre l'esprit et le corps.