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Des électrodes dans le cerveau de rats pour les piloter
Dixit : Des chercheurs sont parvenus à télécommander des "roborats" par radio grâce à trois électrodes stimulant leur cerveau. Les signaux, produits par un microprocesseur fixé sur le dos des animaux, sont émis à partir d’un ordinateur

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Des électrodes dans le cerveau de rats pour les piloter

LE MONDE | 04.05.02 | 11h50

Des chercheurs sont parvenus à télécommander des "roborats" par radio grâce à trois électrodes stimulant leur cerveau. Les signaux, produits par un microprocesseur fixé sur le dos des animaux, sont émis à partir d'un ordinateur

Un rat harnaché d'un sac à dos contenant un système de stimulation commandé à distance. L'animal bionique, que l'on pourrait baptiser "roborat", peut prétendre au statut de robot vivant. L'équipe de John Chapin, physiologiste au Downstate Medical Center de Brooklyn (université de New York), qui a publié un article décrivant l'expérience dans l'édition du 2 mai de la revue Nature, affiche clairement cet objectif : "Associé à des capteurs électroniques et des techniques de navigation, un rat guidé peut devenir un véritable "robot" qui disposera de plusieurs avantages sur les robots mobiles actuels."

Les chercheurs se sont inspirés des méthodes classiques de dressage qui cherchent à obtenir des réponses à des signaux externes, tels que des sons, grâce à l'association de ces derniers à des récompenses. Ils ont simplement transposé ce processus d'apprentissage en élaborant un système de microstimulations du cerveau. En effet, certains stimuli électriques peuvent être interprétés comme des signaux ou des récompenses. Pour ce faire, les scientifiques ont implanté des électrodes dans deux régions du cerveau du rat : le cortex somatosensoriel (CS) et le faisceau médian du télencéphale (FMT).

Cinq rats ont ainsi reçu trois électrodes chacun. La première stimule la FMT tandis que les deux autres activent les représentations droite et gauche des moustaches dans le cortex somatosensoriel. "Ensuite, nous avons équipé chaque animal d'un sac à dos contenant un microstimulateur à commande à distance basé sur un microprocesseur", expliquent les chercheurs. L'être humain, lui, utilise un ordinateur portable afin de délivrer de brefs trains d'impulsions (80 microampères, 0,5 milliseconde, 100 Hertz) aux cerveaux des rats circulant dans un rayon de 500 mètres.

L'entraînement des cinq rats s'est déroulé au cours de dix séances. Il s'agissait de leur apprendre à interpréter les stimulations électriques. Pour cela, ils ont été placés dans un labyrinthe en forme de 8 et se sont habitués à recevoir des récompenses sous la forme d'une stimulation du FMT chaque fois qu'ils interprétaient correctement les signaux correspondant à l'ordre d'avancer, de tourner à droite ou de virer à gauche. Ces stimulations se traduisent, pour les rats, par un contact "virtuel" de leurs moustaches droites et gauches. Illusion, bien entendu. En fait, les animaux confondent le signal électrique avec la sensation réelle de contact de leur moustache avec un obstacle. Ensuite, pour qu'ils prennent la bonne décision, il suffit d'associer cette dernière avec la récompense, électrique elle aussi.

ENVIRONNEMENT OUVERT

Dans une seconde phase, les rats ont été placés dans un environnement ouvert, privés des embranchements fixés par le labyrinthe. "Tous les rats ont adapté leurs réponses à ce nouveau décor, avançant tout droit et tournant instantanément à chaque signal, indiquent les chercheurs. Ils se sont déplacés à des vitesses atteignant 0,3 mètre par seconde en moyenne et ont travaillé sans interruption pendant des périodes allant jusqu'à la limite des tests d'une heure."

Après avoir maîtrisé les changement de direction, les chercheurs ont poussé leurs travaux jusqu'aux déplacements en trois dimensions. "Nous avons observé que la stimulation du FTM renforce les déplacements vers l'avant et, de plus, augmente la motivation des rats pour avancer", écrivent les chercheurs. Ainsi, l'outil de récompense sert aussi de signal pour convaincre l'animal de monter un escalier.

Les applications de tels robots vivants font déjà rêver ses créateurs. Dans un article publié dans l'édition du 2 mai du Washington Post, John Chapin remarque que "le rat est beaucoup plus apte qu'un robot à se déplacer sur un terrain difficile, et, en plus, il a un nez". De fait, le rongeur piloté pourrait venir en aide aux démineurs ou aux sauveteurs après une catastrophe ou encore servir de capteur biologique dans les zones dangereuses pour l'homme.

SYNDROME "BIG BROTHER"

Equipé de microcaméras, le roborat devient un précieux instrument d'observation à distance. De là à imaginer de le transformer en auxiliaire des services secrets, capable d'introduire discrètement un microphone ou une caméra dans un local suspect, il n'y a qu'un pas. La limite de l'exploitation de tels animaux via l'électronique réside sans doute dans leur incapacité à réaliser des tâches complexes.

Les robots artificiels "intelligents" pourraient ainsi conserver une utilité. A moins d'appliquer les méthodes de l'équipe de John Chapin à des espèces plus évoluées. "Nous essayons d'éviter le recours à des animaux plus gros à cause des problèmes éthiques", indique John Chapin. Cette réserve affichée par les chercheurs permet d'esquiver une autre question plus délicate encore : sera-t-il un jour possible de piloter ainsi des êtres humains ?

Michel Alberganti

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