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Voici le résumé de l'un d'entre eux.

Votre cerveau est un super-héros

de Anatole Lécuyer

récension rédigée parBarbara MerleJournaliste multimédia, Deug d’économie (Paris I Panthéon-Sorbonne), Maitrise de technique et langage des médias à Paris-Sorbonne.

Synopsis

Science et environnement

C’est depuis les années 1990 que la réalité virtuelle, jusqu’alors confinée aux laboratoires d’études, commence à rentrer en nombre dans les foyers. Anatole Lécuyer cherche à reproduire artificiellement, via les nouvelles technologies, des expériences sensorielles incluant la vue, l’odorat, l’ouïe et même le toucher. Ces dernières années, la réalité simulée par ordinateur connaît des avancées majeures. Ces dernières découvertes ont également fait faire un pas de géant en termes de connaissances du fonctionnement de notre cerveau et de nos capacités cérébrales.

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1. Introduction

Anatole Lécuyer a rencontré pour la première fois la recherche en réalité virtuelle alors qu’il terminait sa thèse en informatique. C’était en 1999, lorsque Sabine Coquillart, directrice de recherche à l’INRIA, sa directrice de thèse, lui a proposé de l’accompagner visiter un laboratoire de recherche allemand, disposant d’outils d’affichage 3D très innovants, considéré à cette époque comme le must de la réalité virtuelle : « Il se compose de quatre écrans, collés les uns aux autres, pour former les faces d’un cube de trois mètres de haut.

Des images stéréoscopiques sont projetées par l’arrière sur chacun des écrans. Une fois à l’intérieur, entouré par des images en trois dimensions, vous êtes immergé en plein cœur d’une scène virtuelle » (p.12). Le chercheur a ainsi vécu sa première chasse aux papillons virtuelle.

En 20 ans, la réalité virtuelle est passée dans une autre dimension. Aujourd’hui, elle est utilisée au quotidien dans de multiples secteurs, de l’industrie à la formation et au monde militaire, en passant par les divertissements, les arts, l’architecture ou la psychothérapie. L’INRIA, par exemple, est devenu un pôle scientifique internationalement reconnu pour ses recherches sur la réalité virtuelle, notamment grâce à une plateforme technologique dédiée, Immersia, l’une des plus grandes au monde. Elle permet d’expérimenter cette science des illusions sensorielles qu’est la réalité virtuelle, avec des technologies qui arrivent à reproduire, chez l’expérimentateur, l’illusion d’une réalité alternative.

Par des expériences immersives, la réalité virtuelle cherche à tromper nos sens et, par là même, notre cerveau, afin de nous « faire croire » à une expérience sensorielle bien réelle. Avec les progrès technologiques, ce ne sont plus seulement la vue, l’ouïe ou le toucher qui sont ainsi trompés, mais des expériences sont aujourd’hui menées sur des immersions virtuelles olfactives et gustatives. À l’université de Tokyo, par exemple, il est possible de goûter en réalité virtuelle des cookies au chocolat au goût et aux senteurs virtuels, une expérience bel et bien vécue par le scientifique français.

2. Le cerveau à son miroir

Dans son laboratoire, Anatole Lécuyer a mis au point « Mind-Mirror », un miroir permettant de voir son propre cerveau en action. « Comme dans n’importe quelle surface réfléchissante, vous allez distinguer le reflet de votre visage. Mais regardez de plus près. Là, au niveau de votre crâne, votre cerveau apparaît en transparence, comme par magie ! Un cerveau multicolore, dont certaines régions semblent s’allumer au gré de votre activité mentale » (p.178).

Ainsi, en fonction des gestes et des pensées que nous avons, nous voyons notre cerveau réagir en temps réel. Un miroir « magique » qui a été conçu grâce à deux technologies récentes, des interfaces entre le cerveau et l’ordinateur, et la réalité augmentée. Cette expérience est possible grâce à un casque dont se revêt l’expérimentateur permettant d’enregistrer, puis d’analyser, l’activité électrique du cerveau. Ensuite, la réalité augmentée intervient en faisant apparaître à l’écran un modèle générique de cerveau, une sorte de cerveau « avatar », intégrant un système extrêmement perfectionné capable de suivre les mouvements de notre propre tête, mais capable de reproduire l’activité électrique bien réelle de notre cerveau.

Ce « Mind-Mirror » est un modèle inédit permettant avant tout une expérience hors du commun. Mais ce système a également un intérêt scientifique, dans le domaine de la neurobiologie, car il permet de booster certaines activités neuronales, et donc de notre cerveau. Via ce miroir magique, regarder en temps réel sa propre activité cérébrale est un moyen d’apprendre à la contrôler et à la modifier.

Ce processus d’auto-apprentissage, capacité de contrôle de nos ondes cérébrales, appelé « neurofeedback », a été démontré dès 1967 par un scientifique américain Edmond Dewan. Le cerveau est en effet capable, lorsque nous suivons un curseur sur un écran, montant et descendant en fonction de la puissance de l’une de nos ondes cérébrales, de trouver les bonnes connexions cérébrales pour contrôler ce curseur.

3. Le toucher, défi majeur de la réalité virtuelle

Par la technologie, il est aujourd’hui possible de rendre tangibles des objets qui n’existent pas. Et pourtant, s’il est un sens difficile à tromper, c’est bien le toucher. Le toucher, ou l’haptique, est un sens extrêmement complexe car il fait interagir de multiples capteurs sensoriels répartis dans l’ensemble du corps de façon disparate.

Il est possible naturellement, sans l’aide de la réalité virtuelle, de vivre des illusions haptiques en fonction des parties du corps plus ou moins sensibles que l’on fait intervenir, le bout de l’index étant par exemple l’une des zones les plus riches en capteurs tactiles. Le cerveau, en fonction des seuils de perception de nos différentes parties du corps, peut être trompé, et mal interpréter les informations tactiles reçues.

L’une des illusions haptiques les plus simples à reproduire, appelée illusion du Thaler et datant du XIXe siècle, consiste à prendre deux pièces de monnaie identiques, mais dont l’une a été mise au frigo, l’autre gardée à température ambiante : si l’on met une pièce dans chaque main, la pièce froide semble plus lourde. « Ces illusions sensorielles ont été pour moi une source d’inspiration formidable au moment de concevoir des technologies haptiques. Mais au-delà, elles révèlent les failles de notre perception et en même temps, les capacités étonnantes et parfois déroutantes dont notre cerveau fait preuve pour s’y adapter » (p.45).

Des illusions haptiques qui posent encore question sur la façon dont le cerveau interprète des informations à la fois visuelles et sensorielles, et hiérarchise les différentes informations reçues. Le chercheur a ainsi réalisé une étude en 2005 pour observer le comportement du cerveau lorsqu’un individu utilise tantôt une souris pour ordinateur et tantôt une tablette/un smartphone tactile. Résultat : le cerveau est inconsciemment plus porté sur les doigts lorsque l’individu écrit sur sa tablette que lorsqu’il utilise la souris. Dans ce cas, le cerveau « hiérarchise » nos sens en privilégiant le tactile direct, le contact des doigts sur l’écran, à l’intermédiaire qu’est la souris. Des notions de conflit et de domination des sens qui sont essentielles à maîtriser pour le développement des technologies virtuelles.

4. L’illusion du mouvement

En réalité virtuelle, il est possible de faire croire à un individu immergé dans une expérience qu’il bouge alors même qu’il est statique, qu’il marche droit alors qu’il tourne en rond. Les techniques les plus simples sont la plateforme de mouvement, utilisée dans de nombreux parcs d’attraction et cinémas, le tapis roulant ou la marche sur place. Mais, avec son équipe, le chercheur a développé une technique alternative et plus complexe, appelée « Shake-your-Head », utilisant les mouvements de la tête : à chaque inclinaison de la tête correspond un pas virtuel, à droite ou à gauche, selon la direction choisie.

Cependant, pour Anatole Lécuyer, c’est bien l’approche développée aux États-Unis, appelée « marche redirigée », qui est à la fois la plus surprenante et la plus révolutionnaire. « Elle rappelle une propriété étonnante de la locomotion humaine : lorsque nous marchons en ligne droite, sans aucun repère, nous finissons généralement… par tourner en rond !… Cela ne semble pas lié à une différence de longueur entre nos deux jambes, car un même participant pouvait tourner tantôt à droite, tantôt à gauche. Il n’y a aucune explication évidente à l’heure actuelle » (p.105-106). Dans cette « marche redirigée », il est demandé aux expérimentateurs, dotés de leurs visiocasques, de marcher en ligne droite. Pendant ce temps, un imperceptible mouvement de la scène dans le casque les fait tourner en rond alors qu’ils ont l’illusion virtuelle d’avancer droit.

Le visiocasque est ainsi devenu l’outil de base de ces expérimentations scientifiques. Pourtant, les scientifiques se retrouvent parallèlement confrontés à l’une des grandes problématiques de ce matériel : il donne le mal des simulateurs, sur le même principe que le mal de mer, en raison du conflit entre la vision et le sens vestibulaire (le sens du mouvement et de l’équilibre). Mais la prochaine génération de visiocasques est très prometteuse sur ce point : elle va utiliser des technologies qui vont annihiler ce conflit en exerçant des forces sur la tête. Pour l’instant, ces casques extrêmement prometteurs, déployés par le chercheur rennais, sont encore au stade de prototype.

5. Les superpouvoirs de la réalité virtuelle

L’évolution des technologies permet depuis quelques années, très concrètement, d’« augmenter » l’humain : c’est le cas des exosquelettes, des implants synthétiques, des appareils auditifs dernières générations ou plus simplement des nombreuses télécommandes permettant de contrôler la plupart des objets à distance. L’homme deviendra-t-il un surhomme grâce à l’explosion de ces nouvelles technologies ? Sera-t-il capable de ressembler à tous les super-héros que le cinéma a imaginés à foison ? Devenir invisible au gré de nos envies, voir à 360 degrés, voler comme un oiseau, avoir des surcapacités physiques…

Le scientifique, en ce sens, a mis au point, avec d’autres collègues, une technologie de camouflage en réalité augmentée. « Elle s’inspire de travaux très imaginatifs de chercheurs japonais qui utilisent des vêtements faits de surfaces réfléchissantes sur lesquels on peut projeter des images, comme le fond de la pièce où se trouve une personne afin de la rendre transparente » (p.71). Anatole Lécuyer a également développé en réalité virtuelle un « homme élastique », dont les bras peuvent s’allonger afin d’attraper des objets éloignés, ou encore « FlyVIZ », une invention qui donne la capacité de voir à 360 degrés. Ainsi, grâce à des technologies de visualisation, dont une caméra panoramique pouvant filmer dans plusieurs directions, l’image est recomposée en temps réel et affichée dans un visiocasque, donnant le sentiment à l’utilisateur d’avoir des yeux dans le dos.

Cette découverte peut avoir, au-delà de son côté purement ludique, des applications bien concrètes, comme la possibilité de mener des expérimentations en neuroscience ou en psychologie dans les domaines de la perception visuelle ou de la plasticité cérébrale, mais également être des outils d’aide à des publics particuliers, aux personnes handicapées ou à des agents de secours ou de police pour localiser plus rapidement des objectifs.

6. Conclusion

Depuis 50 ans, les technologies n’ont cessé de se développer et, ces 20 dernières années, l’essor des nouvelles technologies a fait progresser de manière inédite la sphère de la réalité virtuelle. Grâce à elles, il est aujourd’hui possible pour l’homme de vivre une autre réalité, à la fois totalement imaginée et hyperréaliste. Pourtant, ce champ de la réalité virtuelle ouvre des perspectives incroyables encore inexplorées.

Ces nouvelles technologies, au-delà de leur intérêt en matière de divertissement, et en tout premier lieu les jeux vidéo, permettent d’en savoir plus sur la façon dont notre cerveau fonctionne en temps réel. L’un des grands enjeux neurobiologiques est également d’améliorer les capacités cérébrales des individus. Des connaissances nouvelles qui vont ouvrir l’opportunité de répondre à de véritables besoins, avant tout scientifiques et médicaux, mais qui ouvrent par ailleurs des perspectives extraordinaires en matière d’apprentissage et d’éducation.

7. Zone critique

Les mystères du cerveau ne cessent de questionner les chercheurs de tous horizons, tant en sciences « dures » qu’en sciences sociales. Chaque année, ce sont des dizaines de livres qui sont publiés, relatant les dernières connaissances en la matière À tel point qu’il existe même en France le Grand Prix du livre sur le cerveau, décerné par la Revue neurologique.

Dans son ouvrage, le scientifique Anatole Lécuyer met en avant les atouts de ce champ scientifique qui en est encore à ses balbutiements et qui ouvre, selon lui, des portes infinies. Si ce domaine d’étude peut effectivement représenter de véritables sources d’espoir pour détecter et combattre certaines maladies, Anatole Lécuyer n’aborde jamais, en revanche, les dangers que la réalité virtuelle peut faire courir aux utilisateurs, particulièrement les adolescents. Il n’aborde pas non plus les nombreuses questions éthiques que le sujet du contrôle du cerveau peut et doit engendrer.

8. Pour aller plus loin

Ouvrage recensé– Anatole Lécuyer, Votre cerveau est un super-héros. Quand les nouvelles technologies révèlent nos capacités insoupçonnées, Paris, humenSciences, 2019.

Autres pistes– Idriss Aberkane, Libérez votre cerveau. Traité de neurosagesse pour changer l’école et la société, Paris, Robert Laffont, 2016.– Olivier Houdé, L’École du cerveau. De Montessori, Freinet et Piaget aux sciences cognitives, Bruxelles, Mardaga, 2018.– Abigail Marsch, Altruistes et psychopathes. Leur cerveau est-il différent du nôtre ?, Paris, HumenSciences, 2019.– Bernard Sablonnière, Le Cerveau. Les clés de son développement et de sa longévité, Paris, Odile Jacob, 2013.

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