En Australie, des neurones humains reliés à une puce informatique ouvrent une voie inattendue pour l’informatique biologique.
L’article en ligne fourni s’appuie sur les travaux de la start-up australienne Cortical Labs. Ses chercheurs ont connecté des cellules nerveuses humaines à une interface électronique afin de leur apprendre à interagir avec le jeu vidéo Doom.
Des neurones humains face à un jeu vidéo
À l’écran, la scène peut évoquer une partie de jeu vidéo des années 1990. Pourtant, derrière les déplacements et les tirs du personnage, il n’y a ni joueur muni d’une manette ni intelligence artificielle classique. Le système repose sur environ 200 000 neurones humains cultivés en laboratoire puis placés sur une puce.
Cortical Labs avait déjà attiré l’attention en 2021 avec une expérience fondée sur 800 000 neurones, capables d’interagir avec le jeu Pong. Cette fois, l’équipe affirme être parvenue à faire fonctionner Doom, un jeu bien plus complexe, avec quatre fois moins de cellules.
Environ 200 000 neurones humains ont été intégrés à une puce afin d’apprendre à répondre à des situations issues du jeu Doom.
Le but n’est pas de fabriquer une console de jeu biologique. Doom sert surtout de terrain d’essai. Le jeu impose de traiter plusieurs signaux, de choisir une action et de s’adapter à un environnement numérique mouvant. Pour les chercheurs, cette démonstration permet donc d’évaluer la capacité des neurones à apprendre une tâche orientée vers un objectif.
Comment la puce biologique fonctionne
Le dispositif porte le nom de CL-1. Sa composante vivante est constituée de neurones corticaux obtenus à partir de cellules souches pluripotentes induites. Ces cellules peuvent provenir d’échantillons de peau ou de sang adulte, puis être reprogrammées et transformées en neurones fonctionnels dans un laboratoire.
Une fois arrivées à maturité, les cellules sont déposées sur un réseau dense de microélectrodes. Cette surface comporte des milliers de points de contact capables à la fois d’envoyer des impulsions électriques et d’enregistrer les signaux produits par les neurones.
- Le jeu convertit certains éléments de son environnement en signaux électriques.
- La puce transmet ces signaux au réseau de neurones.
- Les neurones produisent à leur tour une activité électrique.
- Le système associe certains motifs d’activité à des actions dans le jeu, comme tirer ou se déplacer.
Les cellules n’ont pas d’yeux et ne regardent pas l’écran. Elles ne perçoivent pas les couloirs, les murs ou les ennemis comme un joueur humain. Elles reçoivent une traduction électrique simplifiée de l’état du jeu. Leurs réponses électriques sont ensuite interprétées par l’interface.
Un apprentissage fondé sur le retour sensoriel
Dans un ordinateur conventionnel, un programmeur écrit une suite de règles précises : si telle condition est remplie, alors telle action doit être effectuée. Avec ce système, l’approche diffère. Les neurones reçoivent des retours liés aux conséquences de leurs réponses et modifient progressivement leur activité.
Ce phénomène repose sur la plasticité synaptique. Les connexions entre neurones peuvent évoluer avec l’activité du réseau. Au fil du temps, certaines voies de communication se renforcent ou se réorganisent. L’objectif consiste à réduire les signaux désordonnés et à favoriser les réponses qui correspondent à la tâche demandée.
Cortical Labs propose aussi une interface baptisée Cortical Cloud, qui permet d’utiliser le langage Python pour piloter ce type d’expérience. Selon l’article fourni, le chercheur indépendant Sean Cole a ainsi réussi à apprendre au réseau cellulaire à jouer à Doom en environ sept jours.
Le code ne dicte pas directement chaque geste aux neurones : il organise surtout les signaux et les retours qui leur permettent d’ajuster leurs réponses.
Pourquoi ces cellules intéressent les informaticiens
Les puces électroniques modernes réalisent un nombre immense d’opérations très rapidement. Les neurones biologiques disposent d’un autre avantage potentiel : leur efficacité énergétique et leur faculté d’adaptation. Le cerveau humain, rappelle l’article, fonctionne avec une puissance proche de 20 watts, soit celle d’une faible ampoule.
Les systèmes d’intelligence artificielle reposant sur du silicium exigent souvent de très grands volumes de données d’entraînement. Pour reconnaître un objet, un logiciel peut devoir analyser un très grand nombre d’images. Un réseau de neurones vivants, lui, peut modifier son comportement à partir de retours immédiats, dans un cadre expérimental limité.
Cette aptitude intéresse les concepteurs de machines confrontées à des situations imparfaitement prévisibles. Saisir un verre, ajuster la force d’une pince robotique ou tenir compte d’un objet instable exige de nombreuses corrections instantanées. Les chercheurs imaginent que des composants biologiques pourraient, à terme, contribuer à certaines tâches de contrôle de haute précision.
Le niveau de jeu atteint par les neurones reste modeste. Cela ne constitue pas l’enjeu central. La démonstration vise surtout à résoudre un problème d’interface : comment relier de façon fiable un système vivant, capable d’apprendre, à un environnement numérique et à des machines.
La situation en France et les règles de recherche
En France, les recherches utilisant des cellules souches et des cellules humaines sont encadrées par le droit de la bioéthique. L’Agence de la biomédecine joue un rôle central dans le suivi et l’autorisation de nombreux protocoles impliquant notamment les cellules souches embryonnaires humaines et la recherche sur l’embryon.
Les cellules souches pluripotentes induites, utilisées dans le dispositif décrit par Cortical Labs, sont obtenues en reprogrammant des cellules adultes. Elles constituent un outil majeur pour la recherche, car elles permettent de produire différents types cellulaires, dont des neurones, sans créer directement un embryon destiné à la recherche.
Le consentement du donneur, la confidentialité des données biologiques et les conditions d’utilisation des prélèvements représentent des sujets déterminants. Les cellules conservent en effet l’ADN de la personne dont elles proviennent. Lorsque ces cellules sont intégrées à des projets industriels ou à des produits commercialisables, les questions de traçabilité et de droits des donneurs prennent une dimension particulière.
Des questions éthiques déjà posées
Le directeur scientifique de Cortical Labs, Brett Kagan, invite à ne pas assimiler ces réseaux à de petits cerveaux. Dans l’article fourni, il les présente comme un matériau capable de traiter l’information autrement que le silicium, et non comme une personne.
Les cellules utilisées n’ont ni corps, ni système nerveux central complet, ni identité propre. Elles ne forment pas un cerveau humain. L’écart d’échelle demeure immense : l’article rappelle qu’un cerveau humain compte environ 86 milliards de neurones, contre 200 000 dans ce dispositif.
La progression de ces technologies oblige malgré tout à fixer des limites claires. Les travaux sur les neurones cultivés pourraient améliorer les modèles de recherche, aider à étudier certaines maladies neurologiques ou inspirer de nouvelles architectures informatiques. Ils soulèvent aussi une interrogation concrète : à qui appartiennent les données et les usages issus de cellules portant le patrimoine génétique d’un donneur ?
Le précédent d’Henrietta Lacks, dont les cellules ont servi pendant des décennies à la recherche sans consentement initial, reste un repère majeur dans les débats sur l’éthique biomédicale. Les projets mêlant biologie, informatique et intérêts commerciaux devront donc associer innovation scientifique, information des donneurs et contrôle rigoureux des usages.
