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L'impact et les enjeux des nouvelles technologies d'exploration et de thérapie du cerveau (Rapport)

13 mars 2012 : L'impact et les enjeux des nouvelles technologies d'exploration et de thérapie du cerveau (Rapport) ( rapport de l'opecst )
2- L'immersion dans une réalité virtuelle 

L'idée de recourir à l'immersion dans la réalité virtuelle est apparue dans les milieux comportementalistes américains au milieu des années quatre-vingt-dix. Le sujet est exposé à un environnement virtuel : l'objectif est que celui-ci ait l'illusion d'y être présent. Le but de la réalité virtuelle est de faire percevoir à un utilisateur un monde artificiel (créé numériquement) ressemblant à un monde réel pour lui conférer la possibilité d'interagir intuitivement et naturellement avec ce monde. L'intérêt est de mettre le sujet dans un environnement impossible à reproduire dans le monde réel, ou qui est trop onéreux ou trop risqué à créer.

La réalité virtuelle utilise essentiellement des informations visuelles et sonores, elle vise à créer l'illusion de présence en s'appuyant sur le fait que l'être humain ne peut traiter simultanément qu'un nombre limité d'informations et qu'il peut remplir, par l'interprétation, les failles de sa perception. Une plateforme de réalité virtuelle permet une perception visuelle avec la profondeur de l'environnement virtuel, grâce au port de lunettes 3D et à des images 3D en stéréo projetées sur de grands écrans. Un tel système visuel donne à l'utilisateur l'illusion de se sentir présent dans un «  espace 3D ».

Le sujet interagit avec l'environnement grâce à un système de capture de mouvement composé de caméras infrarouges qui mesurent les mouvements de marqueurs posés sur l'utilisateur. La capture de ses mouvements génère des interactions proches de celles connues dans le domaine des jeux vidéo ou de l'informatique, comme le fait de saisir un objet avec sa main et le déplacer, ou de marcher sur place pour se déplacer dans le monde virtuel.

Le sujet doit participer à l'expérience comme si elle était réelle, il est équipé d'un visiocasque comportant deux mini-écrans et d'un capteur de position de la tête. L'angle de vision peut aller de 50° à 180°, en suivant les mouvements de la tête. Les informations concernant le déplacement de sa tête sont envoyées à une station graphique qui modifie les images de l'environnement virtuel en fonction de ses déplacements réels. Les déplacements de l'environnement sont donc couplés avec les siens avec un décalage de l'ordre de 50 à 150 millisecondes. Cet environnement virtuel peut exposer le sujet à des conflits.

a- L'utilisation dans les thérapies comportementales

Outre des applications industrielles ou dans les jeux vidéo, le domaine le plus exploré pour tester les interfaces de réalité virtuelle sont les thérapies comportementales. Les effets positifs des interfaces ont été validés dans certaines phobies spécifiques, car l'exposition est modulable à souhait, ce qui permet une maîtrise progressive de la situation redoutée. Ainsi, pour la phobie de voyager en avion qui est assez répandue, les résultats avec la réalité virtuelle sont encourageants. Le patient est immergé dans une scène virtuelle dont on peut moduler le scénario : il entre dans un avion, s'assied. Il peut se déplacer dans l'espace virtuel de l'avion et ressentir des vibrations correspondant aux turbulences et à la sensation visuelle d'ascension et de descente. Des bruits réalistes d'intérieur d'avion ajoutent à l'illusion. Cependant, les personnes anxieuses ressentent une plus forte illusion de présence dans le monde virtuel que les personnes ne souffrant pas de phobie. Mais, revers de la médaille, elles risquent aussi de ressentir plus fortement des conflits sensoriels, un décalage entre le son et l'image, par exemple.

La réalité virtuelle a été également utilisée en Suède dans les centres de grands brûlés, pour lesquels les changements de pansements sont très douloureux ; les plonger dans un environnement qui simule une réalité de froid peut rendre ces opérations supportables pour le patient et très faciles à faire pour le médecin. Ce type de technique, il faut le souligner, est plus efficace et mieux supporté que la morphine. Cette expérience a été rappelée au Centre de neurosciences de Lyon, lors de la visite de la mission.

Selon Angela Sirigu66(*), un système comparable peut venir à bout des douleurs fantômes de patients amputés. Ces douleurs ne sont pas périphériques, mais strictement centrales et très handicapantes. Elle explique : « Nous avons utilisé une interface très simple. Chez un patient amputé par exemple du coté gauche, nous avons enregistré les mouvements de la main droite et on les a projetés sur un écran d'ordinateur en les faisant apparaître du coté amputé ; le patient les visualise ainsi comme s'il s'agissait de sa main gauche qui bouge. Soumis à l'expérience, les patients ont l'impression d'une sensation de mouvement réel du coté amputé. Pour leur cerveau, le mouvement se déroule de manière bien réelle au point d'éprouver des sensations d'effort. Le patient peut être ainsi fatigué de faire des mouvements, alors qu'il ne fait rien. Plus intéressant, avec l'IRM, après un entraînement de huit semaines à cette illusion du mouvement, on constate que le cortex moteur, qui ne s'activait pas avant l'entraînement, s'active de façon très importante après. Qui plus est, l'activation du cortex moteur est bien corrélée avec l'abaissement de la douleur dans le membre (amputé) fantôme. »

Par une simple illusion visuelle, une simple visualisation des mouvements que des sujets amputés ne sont plus capables de faire, on les immerge dans des situations au cours desquelles leur cerveau pense que leur membre amputé bouge. On restaure ainsi l'activité fonctionnelle du cortex moteur, région importante pour le mouvement, et on influence très fortement le ressenti de la douleur. Il existe donc des représentations du mouvement qui persistent dans le cerveau, en dépit du fait que l'organe permettant d'effectuer le mouvement a disparu.

b- Le pilotage de prothèses

À partir de cette expérience, les chirurgiens pourraient modifier la trajectoire des nerfs qui contrôlaient les muscles du membre amputé, et les greffer dans différentes parties des muscles pectoraux. Lorsque le patient active dans le cortex moteur les représentations correspondant aux mouvements de la main, une commande est envoyée vers les muscles restants (par exemple les biceps ou les pectoraux) et ceux-ci, à leur tour, activent le bras mécanique. Dans ce cas, le cerveau « croit » effectuer des mouvements de la main, même si en réalité les muscles correspondants ne sont pas ceux qui normalement bougent la main. Seuls deux patients ont participé à cette expérience, qui fait appel à un équipement extrêmement lourd. Il faut noter que le degré de liberté de mouvement que cette prothèse peut exécuter est assez limité, puisqu'elle ne permet que d'ouvrir et fermer la main.

c- La modification du soi

C'est une thérapie particulière et quelque peu troublante67(*) qui consiste à piloter son avatar ; elle est utilisée dans des phénomènes de dépersonnalisation ; il se dégage de l'expérience une grande étrangeté. Il s'agit d'utiliser la technique du biofeedback ou neurofeedback (rétroaction biologique), ensemble de techniques relatives à la mesure de fonctions organiques, basées sur la visualisation, avec des appareils électriques, des signaux physiologiques d'un sujet conscient de ces mesures.

d- La réalité augmentée

La réalité augmentée est une image vraie, complétée en temps réel par des données affichées par un ordinateur. Par exemple, un pilote d'avion regarde devant lui à travers un écran transparent présentant des informations : les noms des villes semblent flotter au-dessus de leur image aérienne, et un autre appareil volant dans les parages est entouré par des nombres indiquant sa vitesse, son altitude et son cap. Lorsque cet écran transparent est installé sur le tableau de bord d'un avion ou d'un véhicule, on parle d'afficheur tête haute. Un tel écran peut aussi être intégré dans une paire de jumelles, procédé utilisé par les armées.


* 66 Précité (Audition publique du 30 novembre 2011).

* 67 Visite des Rapporteurs au Centre de neurosciences de Lyon, le 14 février 2012.