L'être bionique pour demain ?

Source : http://terresacree.org/bionique.htm

L'être bionique, mi-vivant, mi-machine, sort des limbes

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LE MONDE | 18.08.2001

La jonction entre les neurones du cerveau et les puces en silicium ouvre la boîte de Pandore de l'homme bionique. Après les premières applications concernant des handicapés, pointent des possibilités plus futuristes promettant d'améliorer les capacités humaines

Rêve ou cauchemar , le mariage du vivant et de la machine a longtemps fait partie des ultimes frontières de la science-fiction. Outre son improbabilité scientifique, il transgresse l'une des règles les plus fondamentales de la nature. Pourtant, les signes avant-coureurs d'une telle alliance remontent aux toutes premières prothèses. Mais, entre la célèbre jambe de bois des pirates et les implants de puces électroniques dans le cerveau, un Rubicon a été franchi.

Depuis l'Antiquité, les prothèses tentent de pallier certaines déficiences du corps humain, qu'il s'agisse des conséquences d'un accident, d'une blessure de guerre ou d'une invalidité de naissance. Du remplacement des membres à celui des dents, en passant par celui, plus récent, des articulations, l'objectif était toujours de fabriquer des pièces de rechange pour limiter un handicap. Parallèlement, les greffes d'organes poursuivent
le même but avec les limites imposées par le phénomène du rejet. Le peacemaker, avec l'introduction dans le corps humain d'un dispositif stimulant le cour a créé, dans les années 1980, une première rupture. En effet, il ne s'agissait plus d'une substitution, mais bien d'une association entre un organe vivant et un dispositif électrique. Pourtant, l'objectif ne visait encore que la restitution d'aptitudes perdues ou détériorées.

Les recherches actuelles conservent cet objectif thérapeutique. Mais ce dernier commence à prendre parfois des allures d'alibi. En effet, certaines expériences laissent entrevoir l'apport de facultés nouvelles. S'agira-t-il d'une force surhumaine, d'une mémoire décuplée, de sens perfectionnés voire nouveaux ou d'une longévité accrue ? Il est sans doute encore trop tôt pour
le dire. Mais le mythe de l'homme bionique sort peu à peu du domaine de la fiction grâce aux travaux des neurologues et électroniciens sur la jonction essentielle entre les neurones et le silicium des microprocesseurs.

Même si la plupart des expériences sont encore effectuées sur des animaux, les premiers résultats obtenus essentiellement aux Etats-Unis et en Allemagne révèlent l'extraordinaire potentiel de cette jonction. L'une des réalisations les plus spectaculaires est l'ouvre d'une équipe associant les départements de physiologie de la Northwest University Medical School et de biologie de l'université de l'Illinois, à Chicago, avec celui d'informatique systémique de l'université de Gènes (Italie). Dans leur communication
scientifique, les chercheurs décrivent leurs travaux d'une phrase éloquente : "Nous avons développé un animal artificiel constitué par un cerveau de lamproie un vertébré primitif contrôlant un petit robot mobile." Des yeux électroniques envoient des informations au cerveau dont les réactions commandent les mouvements des roues de l'engin.

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LE MONDE | 14.08.01

Echange de signaux électroniques entre deux êtres humains via un ordinateur

En étudiant les réactions du système à différentes stimulations lumineuses, les chercheurs ont observé une "légère préférence pour le mouvement vers la source lumineuse" et ont obtenu des "comportements stables et reproductibles" dans la plupart des expériences.

Plus extraordinaire encore, ils ont noté des modifications à long terme des réactions à des stimulations lumineuses réalisées sur un seul côté de l'animal. Comme si ce cerveau maintenu vivant dans une solution conservait non seulement ses capacités de réaction à des signaux extérieurs, mais également ses facultés d'adaptation à des variations significatives de son environnement. Dans un article publié dans l'édition du 17 avril du Washington Post, l'un des chercheurs, Fernandino Mussa-Ivali, déclare : "Jusqu'à une période récente, les systèmes nerveux biologiques servaient de
source d'inspiration à la technologie. Maintenant, nous avons franchi un pas supplémentaire en entrant dans le système nerveux lui-même."

Les premières applications se traduisent par de simples bio-capteurs. A Los Angeles, le neurologue Michel Baudry utilise des tranches de cerveaux de souris et de lapins pour prévenir les soldats de la présence d'armes chimiques ou biologiques. L'entomologiste Jerry Bromenshenk, de l'université du Montana, a entraîné des abeilles à la recherche d'explosifs. L'un de ses
collègues de l'Iowa, Tom Baker, exploite la capacité des antennes des mites à détecter des odeurs. En attachant des électrodes à la base de ces capteurs vivants, il définit une signature olfactive de différentes odeurs. A terme, il envisage la création d'un cyborg capable de localiser les explosifs sur un champ de mines.

Nombre de travaux américains sont orientés vers des applications militaires en raison des financements de la célèbre agence du ministère de la défense, la Darpa, également à l'origine de la création d'Internet.

UNE NOUVELLE ÉTAPE

Au département Membranes & Neurophysics de l'institut Max-Plank de Munich, Peter Fromherz travaille depuis dix ans sur le couplage de cellules nerveuses et de puces en silicium. Il a publié cette année des résultats montrant comment l'activité d'un neurone de sangsue a été enregistrée. "Nous avons réalisé un échange de signaux entre la puce et la cellule, ce qui constitue le plus élémentaire système neuro-électronique", explique le chercheur.

Une nouvelle étape a été franchie avec le couplage de deux neurones d'escargot avec une puce. Peter Fromherz poursuit également ses travaux sur les rats. Son équipe tente d'amplifier les signaux émis par les cellules grâce à des modifications génétiques des neurones. "Nous avons également couplé des tranches entières de cerveau à des puces", précise-t-il. Ces
travaux sur les animaux préparent le terrain à des applications chez
l'homme.

Pour l'instant, seules les graves invalidités ont fait l'objet
d'interventions directes sur le cerveau. L'une des plus spectaculaires est l'ouvre du neurochirurgien Roy Bakay et du neurologue Philip Kennedy de l'université Emory d'Atlanta (Géorgie). En octobre 1998, ils ont publié les résultats d'une implantation de deux électrodes de verre dans le cortex moteur du cerveau de deux patients tétraplégiques. En pensant à bouger un
bras ou une jambe, ces derniers ont pu commander le déplacement d'un curseur sur un écran d'ordinateur et retrouver ainsi un mode de communication avec l'extérieur.

En 2000, l'équipe du docteur William H. Dobelle a expliqué comment un implant constitué de 62 électrodes posées sur le cortex visuel d'un homme de 62 ans aveugle depuis l'âge de 36 ans lui a permis de retrouver un début de vision. Il a pu distinguer des caractères d'imprimerie de 15 centimètres de haut à une distance de 1,5 mètre. De tels résultats engendrent des
expériences plus contestées.

Dans ce domaine, Kevin Warwick, professeur de cybernétique à l'université de Reading, près de Londres, arrive largement en tête. En 1998, il a défrayé la chronique en s'implantant dans l'avant-bras une capsule de verre de 23 mm de long et 3 mm de diamètre contenant un circuit électronique émettant des signaux et lui servant de télécommande pour ouvrir une porte ou allumer la
lumière... Fin 2000, ce prétendant au titre de premier homme bionique est revenu à la charge en présentant son projet de greffe d'un implant destiné à communiquer avec un ordinateur et, même, avec un autre être humain.

La femme de Kevin Warwick serait volontaire pour cette première expérience d'échange de signaux électroniques entre deux êtres humains via un ordinateur. En effet, l'expérience ne négligera pas les éventuelles applications sexuelles.

Michel Alberganti

ARTICLE PARU DANS L'EDITION DU 19.08.01. Merci à rcathe4213@wanadoo.fr pour ces articles.

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Premier circuit intégré mélangeant le vivant et l'électronique

Libération du mardi 28 août 2001

WASHINGTON (Agence Française de Presse) - Des chercheurs ont pour la première fois réussi à connecter des cellules neuronales vivantes à des microprocesseurs à base de silicium, créant le premier circuit intégré hybride, mélange de vivant et d'électronique.

"L'expérience constitue une étape fondamentale en neuro-électronique", estiment les chercheurs Gunter Zeck et Peter Fromhertz, de l'institut allemand de biochimie Max-Planck à Munich (sud), qui ont réussi à élaborer le premier réseau de neurones vivants communiquant avec des microprocesseurs.

A l'aide de pipettes microscopiques, les chercheurs ont prélevé une
vingtaine de neurones d'escargot, légèrement plus gros et donc plus maniables que les neurones humains, et les ont disposés au-dessus de microprocesseurs, expliquent-ils dans le compte-rendu de leur expérience, publié mardi dans la revue américaine Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Chaque neurone a été posé sur un transistor à effet de champ capable d'amplifier d'infimes voltages, et connectés à une source d'énergie stimulant le neurone. Les chercheurs ont ensuite réussi à faire se développer, entre les neurones, des synapses, terme décrivant l'aire de jonction entre cellules nerveuses.

La stimulation électrique d'un neurone a libéré un signal détecté par le transistor sur lequel reposait le neurone, mais aussi par le transistor du neurone voisin.

Ce constat a permis aux chercheurs d'établir que le signal électrique produit par la puce au silicium était passé au premier puis au second neurone avant de revenir vers le semi-conducteur, formant ainsi le premier circuit intégré partiellement vivant, expliquent-ils encore dans leur article.

"Le fonctionnement d'un circuit silicium-neurone-neurone-silicium ouvre la voie au développement de systèmes neuro-électroniques pouvant être utilisés dans des études sur le traitement du signal neuronal, le neuro-calcul (neurocomputation) et la neuro-protéthique", commentent encore les scientifiques.

Ce type de recherche préfigure la médecine du futur, qui pourrait permettre la réparation de parties du système nerveux endommagées, par la combinaison de microprocesseurs et de neurones pour redonner au patient sa vue ou sa motricité perdue. A long terme, des applications industrielles sont également possibles, notamment pour l'élaboration d'ordinateurs capables de
s'adapter à différentes situations et de raisonner à la façon d'un cerveau.

Les chercheurs veulent maintenant développer un réseau plus large de neurones attachés à des transistors qui pourrait comprendre jusqu'à 15.000 composants vivants et électroniques. La difficulté, selon eux, réside dans l'identification des synapses par lesquels transite l'impulsion électrique et sur la construction de circuits intégrés plus étendus.

Pour ce faire, les scientifiques doivent apprendre à maîtriser la fixation des neurones, cellules vivantes qui ont tendance à glisser de leur base pour bouger librement, comme elles le font dans le cerveau. Pour leur expérience, les chercheurs ont "parqué" la vingtaine de neurones dans des enclos individuels formés de petits piquets de polymère.

Faire fonctionner un réseau plus large de neurones et de microprocesseurs pourrait fournir aux chercheurs une fenêtre d'observation des communications neuronales approchant celles qui se produisent dans le cerveau.

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