En Chine, une expérience menée avec des casques de réalité virtuelle montre à quel point le cerveau peut adapter sa perception du corps.
Vingt-cinq volontaires ont appris à manipuler des ailes virtuelles pendant une semaine. Le média scientifique américain Science News rapporte que cet entraînement a modifié la façon dont certaines zones de leur cerveau réagissaient à ces extensions numériques.
Des ailes commandées par les mouvements des bras
L’idée est née d’un rêve ancien de Yanchao Bi, neuroscientifique cognitive à l’université de Pékin. La chercheuse voulait savoir ce que l’on ressentirait en volant sans avion. « Ce serait incroyable, a-t-elle déclaré à Science News. Tout votre univers deviendrait différent. »
Avec Kunlin Wei, qui dirige le laboratoire de contrôle moteur de l’université de Pékin, et plusieurs collègues, elle a conçu un programme d’entraînement immersif. Les participants portaient un casque de réalité virtuelle ainsi qu’un équipement enregistrant leurs mouvements.
Face à un miroir virtuel, ils apercevaient leur propre avatar doté de grandes ailes couvertes de plumes. Chaque mouvement de leurs bras et de leurs poignets se répercutait instantanément sur les ailes affichées à l’écran.
Les volontaires ne se contentaient pas d’observer des ailes : ils devaient les diriger, les replier et les déployer pour accomplir des tâches de vol.
Le protocole comprenait quatre séances réparties sur sept jours. Chaque rendez-vous débutait par une brève prise en main, avant environ vingt-cinq minutes d’exercices. Les participants devaient notamment dévier des balles, conserver leur altitude et traverser des anneaux.
Une mécanique de vol volontairement simplifiée
Le programme reposait sur un moteur aérodynamique simplifié. Un battement vers le bas générait une force de portance, tandis qu’un mouvement vers le haut créait une résistance à l’air. Pour monter, les volontaires devaient étendre leurs ailes à la descente, puis les contracter durant la remontée.
Cette coordination ne s’est pas imposée immédiatement à tous. Ziyi Xiong, membre de l’équipe scientifique, a expliqué à Science News : « Certains participants ont appris à voler dès le premier essai, tandis que d’autres ont eu besoin de trois ou quatre séances. Mais on les voyait nettement progresser. »
- Les exercices demandaient de contrôler la direction des ailes.
- Les participants devaient ajuster leurs gestes pour garder de l’altitude.
- Le passage à travers des anneaux servait à mesurer leur précision.
- Le sentiment de contrôler les ailes a progressé au fil des séances.
Les résultats obtenus lors de l’épreuve de navigation à travers les anneaux illustrent cet apprentissage. Le score moyen est passé de 44,8 % à 75,2 % à l’issue de l’entraînement. Cette progression comportementale ne constitue pas le seul résultat de l’étude.
Le cerveau a commencé à voir les ailes autrement
Avant la première séance puis après la dernière, les chercheurs ont réalisé des examens par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Pendant ces examens, les volontaires regardaient diverses images : ailes, membres humains, parties du corps d’animaux et objets variés.
L’équipe s’est concentrée sur le cortex occipitotemporal, une région impliquée dans la reconnaissance visuelle des silhouettes, des corps et des membres. Après l’entraînement, cette zone réagissait davantage à la vue d’ailes.
Le changement le plus marquant a été observé dans l’hémisphère droit. Les signatures d’activité cérébrale associées aux ailes sont devenues plus proches de celles liées aux membres supérieurs. Autrement dit, le cerveau semblait moins ranger ces ailes virtuelles parmi de simples objets visuels.
Après plusieurs séances, les ailes se sont rapprochées, dans certaines réponses cérébrales, du statut d’outil corporel permettant d’agir sur l’environnement.
Les chercheurs ont aussi montré aux participants des ailes d’oiseaux qu’ils n’avaient jamais contrôlées durant le protocole. Là encore, une évolution similaire est apparue. Ce point suggère que les volontaires n’avaient pas seulement mémorisé une image précise : leur cerveau avait commencé à associer plus largement les ailes à une possibilité d’action.
Les examens ont aussi relevé une communication accrue entre le cortex occipitotemporal droit et des régions frontopariétales. Ces dernières participent notamment à la préparation des gestes et à l’intégration des signaux provenant du corps. L’effet concernait la vision des ailes, pas celle des autres images présentées.
Une adaptation réelle, mais pas de nouveaux membres
Les auteurs appellent à la prudence. Les ailes n’ont pas été intégrées au cerveau comme le seraient de véritables bras. Après l’entraînement, les profils neuronaux conservaient aussi des ressemblances avec ceux suscités par des outils ou par des queues d’animaux.
Le résultat témoigne plutôt d’un déplacement partiel. La représentation cérébrale des ailes s’est rapprochée du territoire habituellement consacré aux parties du corps capables d’agir. Cette nuance compte : l’expérience ne montre pas qu’un casque peut transformer durablement l’anatomie mentale d’une personne en quelques jours.
Elle illustre en revanche la plasticité cérébrale, c’est-à-dire la capacité du cerveau à ajuster ses réseaux face à l’apprentissage et aux expériences répétées. La réalité virtuelle offre ici un cadre inhabituel : elle permet d’associer des mouvements physiques bien réels à des éléments qui n’existent que dans une image numérique.
Ce que ces travaux peuvent apporter en France
En France comme ailleurs, la recherche sur les prothèses s’intéresse à la manière dont une personne peut s’approprier un dispositif artificiel. Une prothèse ne doit pas seulement répondre à une commande mécanique : son utilisateur doit aussi parvenir à l’intégrer dans ses gestes quotidiens et dans la perception de son propre corps.
Cette étude chinoise ne propose pas un traitement ni une solution immédiatement applicable aux personnes amputées. Elle ouvre une piste de recherche sur les conditions qui facilitent l’appropriation d’une extension corporelle. L’entraînement répété, le retour visuel immédiat et la cohérence entre le geste et son effet pourraient jouer un rôle dans ce processus.
Jane Aspell, neuroscientifique cognitive à l’université Anglia Ruskin, a qualifié l’étude d’« intrigante » et estimé qu’elle démontrait « avec élégance à quel point le cerveau est plastique », auprès de Science News.
Des usages possibles au-delà du jeu vidéo
La réalité virtuelle est souvent associée au divertissement, mais elle sert aussi à l’entraînement moteur, à la rééducation et à l’étude de la perception. Dans ce type de dispositif, l’utilisateur reçoit plusieurs informations à la fois : il bouge, voit la conséquence de son geste et ajuste immédiatement son action.
Cette boucle sensorimotrice peut aider les scientifiques à comprendre pourquoi certaines personnes ont l’impression qu’une main en caoutchouc, un avatar numérique ou une prothèse répondante leur appartient en partie. Le sentiment de contrôle ne dépend pas seulement de ce que l’on regarde. Il se construit aussi lorsque le mouvement attendu produit le résultat observé.
Kunlin Wei s’intéresse aux conséquences d’une utilisation grandissante de ces univers immersifs. « À l’avenir, nous passerons peut-être beaucoup de temps en réalité virtuelle, a-t-il déclaré. Nous nous intéressons beaucoup à ce que cela pourrait signifier pour le cerveau humain. »
Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique Cell Reports. Ils rappellent qu’avec de l’entraînement, le cerveau peut donner un sens fonctionnel à des appendices qui n’ont jamais fait partie du corps humain.
