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Avec des progrès plus rapides que dans tout autre domaine scientifique, les neurosciences ont connu une année 2019 particulièrement riche en événements. Voici trois domaines de recherche en neurosciences véritablement stupéfiants qui remettent en question nos idées préconçues sur qui nous sommes, ou qui nous pourrions être.
À l'heure actuelle, des neuroscientifiques de l' Institut Max Planck d'anthropologie évolutionniste sont en train de construire de véritables « cerveaux miniatures » génétiquement modifiés avec de multiples versions d'ADN néandertalien. Grâce à la technologie biotechnologique futuriste CRISPRde la taille d'une lentille, mini-cerveaux, contiendront des groupes de neurones vivants issus de cellules souches, capables d'une véritable activité cérébrale.
Bien que trop petites pour permettre des comportements complexes comme la communication, ces structures osseuses devraient révéler des différences fondamentales dans l'activité cérébrale des Néandertaliens. La génétique offre ainsi aux neurosciences une sorte de télescope historique, leur permettant d'observer le fonctionnement des cerveaux anciens. Tout cela grâce à l'ADN préservé dans des fragments d'os depuis des dizaines de milliers d'années.
Et si vous pensez qu'il s'agit simplement de quelques cellules dans une boîte de Petri… détrompez-vous. Les chercheurs allemands prévoient de connecter ces mini-cerveaux néandertaliens à des robots afin d'observer leurs comportements. Encore plus ambitieux que le scénario d'un film de science-fiction futuriste, ce projet, s'il aboutit, ouvre des perspectives vertigineuses pour les années à venir – des robots domestiques néandertaliens, ça vous tente ?
L'un des plus grands défis pour les neuroscientifiques est l'étude du cerveau vivant. Même après un décès récent, les neurones se décomposent rapidement, se désintégrant littéralement dans les heures qui suivent. Pour relever ce défi, des neuroscientifiques de l'université de Yale ont créé BrainEx. Ce système de soutien de haute technologie a été conçu pour maintenir les cellules cérébrales en vie, à l'instar des cheveux et des ongles qui continuent de pousser après la mort.
Pour mettre cette technologie à l'épreuve, les chercheurs ont utilisé BrainEx afin de restaurer l'activité synaptique et la circulation sanguine dans un cerveau de porc décédé depuis quatre heures. Le cerveau avait été prélevé sur l'animal et réanimé grâce à une perfusion de sang artificiel utilisant un mélange exclusif d'agents protecteurs, stabilisateurs et de contraste. Cette intervention a eu lieu juste avant le début de la destruction des fonctions cellulaires et moléculaires. L'image ci-dessous illustre la différence entre un cerveau de porc en décomposition normale 10 heures après la mort (à gauche) et des cellules d'apparence saine dans le cerveau réanimé (à droite).
Voici l'aspect « zombie ». Bien que les neurones soient maintenus en vie et actifs, aucune activité fonctionnelle supérieure n'était observée dans les circuits cérébraux – ils étaient donc à la fois vivants et morts. Ce passage de la fiction à la Frankenstein à la réalité montre comment les neurosciences peuvent faire basculer les grandes questions éthiques du domaine philosophique au domaine pratique.
Cette biotechnologie ne se limite pas aux porcs zombies ; en principe, elle fonctionnerait avec n’importe quel cerveau de mammifère… y compris le cerveau humain ! Cette avancée recèle un immense potentiel pour améliorer notre compréhension du fonctionnement de notre propre esprit. Parallèlement, elle semble dangereusement proche de la résurrection des morts.
Dans un registre plus encourageant, l'année 2019 a également vu la mise au point d'un système informatique capable de traduire l'activité cérébrale en parole de synthèse. Ce système fonctionne en décodant les mouvements des muscles impliqués dans la parole grâce aux impulsions nerveuses analysées par électrophysiologie. Les résultats d'une expérience menée à l' Université de Californie à San Francisco ont démontré qu'un prototype pouvait interpréter avec succès le langage à partir des signaux nerveux musculaires, à condition de parler lentement.
Les chercheurs espèrent perfectionner cette biotechnologie pour atteindre une vitesse de parole naturelle, soit environ 150 mots par minute. Ce résultat est déjà remarquable, d'autant plus que seuls les signaux cérébraux sont mesurés. Voici une vidéo illustrant comment les schémas d'activité cérébrale du cortex somatosensoriel du locuteur, décodés en mouvements du tractus vocal, peuvent ensuite être interprétés comme du langage.
De nombreux scientifiques ont déjà tenté de résoudre ce problème, sans succès. Ces chercheurs ont adopté une approche novatrice en créant des modèles d'intelligence artificielle pour simuler les voies vocales. Concrètement, l'IA a appris par elle-même à partir d'une base de données d'expériences vocales et a entraîné ses réseaux neuronaux à décoder le langage à partir des mouvements vocaux. Ces avancées pourraient constituer des progrès importants dans la simulation de la biologie humaine par ordinateur à des fins de recherche.
D'un point de vue médical, de nombreux patients souffrant de troubles de la gorge ou d'affections neurologiques, comme un AVC ou une paralysie, peuvent perdre totalement la parole. Cette neurotechnologie, associée à un smartphone, pourrait permettre aux personnes aphones de communiquer normalement en temps réel, au quotidien, simplement par la pensée.
Cependant, comme la voix simulée ne nécessite que la lecture d'une petite zone d'activité cérébrale, et que la parole peut être envoyée à quasiment n'importe quel ordinateur, n'importe qui pourrait potentiellement communiquer silencieusement et discrètement avec n'importe qui d'autre grâce à un smartphone et des écouteurs. Ce système bidirectionnel représente une véritable solution neurotechnologique pour la télépathie humaine. Les possibilités sont infinies.
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