Une souris. Un rayon laser. Un souvenir manipulé.

Pouvons-nous modifier le contenu de nos souvenirs ? C'est une question de science-fiction à laquelle s'intéressent Steve Ramirez et Xu Liu dans leur laboratoire au MIT. En résumé, ils envoient un rayon laser dans le cerveau d'une souris vivante, afin d'activer et de manipuler sa mémoire. Dans cette conférence plus amusante que prévue, ils expliquent non seulement comment ils le font, mais également, plus important, pourquoi.

(Filmé à TEDxBoston)

Steve Ramirez : lors de ma première année d'université,

je me suis retrouvé
dans ma chambre,

à manger beaucoup de glaces Ben & Jerry's,

à regarder des émissions nulles à la télé,

et peut-être, peut-être,
à écouter Taylor Swift.

Je venais de subir une rupture.

(Rires)

Pendant très longtemps,
tout ce que j'ai fait,

c'est de ressasser les souvenirs de cette personne,
encore et encore,

tout en souhaitant me débarrasser
de ce sentiment de "bof"

viscéral et dévastateur.

Aujourd'hui, il s'avère
que je suis un neuroscientifique,

je sais donc
que les souvenirs de cette personne,

et les horribles nuances émotionnelles
qui colorent ces souvenirs,

sont principalement régulées
par des systèmes neuronaux différents.

J'ai donc pensé :
et si nous pouvions aller dans le cerveau,

et éliminer ces écœurantes sensations,

tout en gardant intact
le souvenir de cette personne ?

Puis je me suis rendu compte que c'était peut-être
un peu ambitieux pour le moment.

Mais si on pouvait commencer
par aller dans le cerveau,

et juste trouver un seul souvenir,
pour débuter ?

Pourrions-nous ranimer ce souvenir,

peut-être même jouer avec son contenu ?

Ceci dit, il y une personne au monde,
en ce moment,

qui ne regarde pas cette conférence,
j'espère.

(Rires)

Bon, il y a un hic,
il y a un hic.

Ces idées vous rappellent probablement
le film « Total Recall »,

ou « Eternal Sunshine of the Spotless Mind »,

ou « Inception ».

Mais les vedettes avec qui on travaille

sont les célébrités du labo.

Xu Liu : Les souris cobayes.

(Rires)

En tant que neuroscientifiques,
on travaille au labo avec des souris,

pour essayer de comprendre
comment la mémoire fonctionne.

Aujourd’hui, on espère vous convaincre que,
maintenant,

on est réellement capables
d'activer des souvenirs dans le cerveau

à la vitesse de la lumière.

Pour ce faire,
il n'y a que deux simples étapes à suivre.

D'abord, on trouve et on étiquette
un souvenir dans le cerveau,

et puis on l'active avec un interrupteur.

C'est aussi simple que ça.

(Rires)

SR : Vous êtes convaincus ?

Bon, il s'avère que trouver un souvenir
dans le cerveau n'est pas si facile.

XL : En effet.
C'est drôlement plus difficile que, par exemple,

trouver une aiguille dans une botte de foin,

parce que vous voyez,
l'aiguille est au moins quelque chose

que vous pouvez saisir physiquement.

Mais la mémoire, non.

Et aussi, il y a beaucoup plus de cellules
dans votre cerveau

que de brins de paille
dans une botte de foin ordinaire.

Alors oui,
cette tâche a l'air intimidante.

Mais, heureusement,
nous avons obtenu l'aide du cerveau lui-même.

Il s'est avéré
que tout ce que nous devons faire,

c'est de laisser le cerveau
former un souvenir,

puis le cerveau nous dira
lesquelles de ses cellules sont impliquées

dans ce souvenir particulier.

SR : Donc, qu'est-ce qui se passait
dans mon cerveau

lorsque je me rappelais de mon ex ?

Si on pouvait faire complètement abstraction
de la morale humaine pendant un instant,

et découper mon cerveau en tranches
sur le champ,

on verrait qu'il y avait un très grand nombre

de régions de mon cerveau qui étaient actives
lorsque je me rappelais de ce souvenir.

Un région de mon cerveau
qui serait particulièrement active

est appelée l'hippocampe.

Depuis des décennies,

il traite les types de souvenirs
qui me tiennent à cœur,

ce qui en fait aussi la cible idéale
à explorer,

pour essayer de trouver
et, peut-être, réactiver un souvenir.

XL : Lorsqu'on zoome
dans l'hippocampe,

on voit beaucoup de cellules, bien sûr,

mais nous savons trouver
lesquelles sont impliquées

dans un souvenir particulier,

parce que chaque fois
qu'une cellule est active,

comme lorsqu'un souvenir se forme,

elle laisse également une trace
qui nous permettra plus tard de savoir

qu'elle a été active récemment.

SR : De la même façon
que les lumières des immeubles, la nuit,

nous permettent de savoir que quelqu'un
est probablement en train d'y travailler,

il y a réellement
des capteurs biologiques

au sein des cellules
qui ne s'allument

que quand cette cellule
vient juste de travailler.

Ce sont des sortes de fenêtres biologiques
qui s'illuminent

pour nous faire savoir
que cette cellule vient d'être active.

XL : Nous avons donc découpé
une partie de ce capteur,

nous l'avons attachée à un interrupteur
pour contrôler les cellules,

et nous avons introduit cet interrupteur
dans un virus génétiquement modifié

que nous avons injecté
dans le cerveau des souris.

Ainsi, chaque fois que se forme un souvenir,

les cellules activées par ce souvenir

se verront installer l'interrupteur.

SR : Voici ce à quoi ressemble l'hippocampe

après avoir formé un souvenir de peur,
par exemple.

L'océan de bleu que vous voyez ici

sont des cellules cérébrales très compactées,

mais les cellules vertes

sont celles qui retiennent

un souvenir spécifique de peur.

Ce que vous regardez,
c'est la cristallisation

de la formation fugace de la peur.

Vous voyez là, réellement,
une tranche de souvenir.

XL : En ce qui concerne
l'interrupteur dont nous avons parlé,

idéalement, il doit agir très vite.

Il ne faut pas que cela prenne
des minutes ou des heures pour faire effet.

Il faut qu'il agisse à la vitesse du cerveau,
en quelques millisecondes.

SR : Donc qu'est-ce que t'en penses, Xu ?

Est-ce qu'on peut utiliser, disons,
des médicaments

pour activer ou désactiver
les cellules du cerveau ?

XL : Nan. Les médicaments sont trop peu précis.
Ils se répandent partout.

Et en plus, ça leur prend un temps infini
pour agir sur les cellules.

Ça ne nous permettrait pas
de contrôler la mémoire en temps réel.

Alors Steve, qu'est-ce que tu dirais
de flasher le cerveau avec de l'électricité ?

SR : L'électricité est assez rapide,

mais on ne serait
probablement pas en mesure

de cibler uniquement
les cellules spécifiques d'un souvenir,

et on grillerait probablement le cerveau.

XL : Oh. C'est vrai.
On dirait que, hmm,

en effet, nous devons trouver
une meilleure façon

d'agir sur le cerveau
à la vitesse de la lumière.

SR : Il se trouve justement que la lumière
se déplace à la vitesse de la lumière.

Alors peut-être que nous pourrions
activer ou désactiver des souvenirs

juste en utilisant de la lumière...

XL : C'est assez rapide.

SR : ... parce que les cellules normales
du cerveau

ne répondent pas
aux impulsions de la lumière,

celles qui y répondraient

seraient celles qui contiendraient
un interrupteur sensible à la lumière.

Pour faire ça, on doit d'abord inciter
les cellules du cerveau

à répondre aux rayons laser.

XL : Ouais. Vous avez bien entendu.

On essaye de tirer des rayons lasers
dans le cerveau.

(Rires)

SR : Et la technique qui nous permet de faire ça,
c'est l'optogénétique.

L'optogénétique nous a fourni
cet interrupteur de lumière

qu'on peut utiliser pour allumer ou éteindre
les cellules cérébrales.

Le nom de cet interrupteur
est la channelrhodopsine,

qu'on voit ici sous la forme de points verts
attachés à la cellule cérébrale.

On peut considérer la channelrhodopsine
comme une sorte d'interrupteur à lumière

qui peut être installée artificiellement
dans les cellules du cerveau,

ce qui fait que nous pouvons maintenant
utiliser cet interrupteur

pour activer ou désactiver la cellule
simplement en cliquant dessus,

dans notre cas,
en utilisant des impulsions de lumière.

XL : On attache cet interrupteur
à channelrhodopsine sensible à la lumière

au capteur dont nous avons parlé,

et on l'injecte dans le cerveau.

Et ainsi, dès que se forme un souvenir

toute cellule activée pour ce souvenir particulier

se verra installer cet interrupteur
sensible à la lumière.

On peut ainsi contrôler ces cellules

par le déclenchement d'un laser
identique à celui que vous voyez là.

SR : On va tester tout ça maintenant.

Ce qu'on peut faire,
c'est prendre nos souris,

puis les mettre dans une boîte
qui ressemble exactement à celle-ci,

et puis leur donner un tout petit
choc électrique aux pattes

afin qu'elles forment un souvenir de peur
de cette boîte.

Elles apprennent que quelque chose de mauvais
leur est arrivé ici.

Avec notre système,
seules les cellules qui sont actives

dans l'hippocampe
pour la fabrication de ce souvenir

contiendront maintenant la channelrhodopsine.

XL : Quand vous êtes aussi petit qu'une souris,

c'est comme si le monde entier
essayait de vous avoir.

Votre meilleure réaction de défense

est donc d'essayer de vous cacher.

Chaque fois qu'une souris a peur,

elle va adopter ce comportement
très typique,

en restant dans un coin de la boîte,

essayant de ne bouger
aucune partie de son corps.

Cette réaction est appelée « faire le mort ».

Si une souris se souvient que quelque chose
de mauvais lui est arrivé dans une boîte,

et si on la remet dans la même boîte,

elle fera le mort

parce qu'elle ne veut pas être détectée

par un danger potentiel
dans la boîte.

SR : On peut voir cette réaction
de faire le mort

comme lorsque vous marchez dans la rue,
bien tranquille,

et que tout à coup
vous tombez quasiment nez à nez

avec votre ex,

et que pendant deux terrifiantes secondes

vous vous mettez à penser :
«Qu'est-ce que je fais ? Je dis bonjour ?

Je lui serre la main ?
Je fais demi-tour et je m'enfuis ?

Je m'assied ici
et je fais comme si je n'existais pas ?  »

Ce genre de pensées fugaces
qui vous paralysent

et qui vous donnent l'air, un instant,
d'un lièvre pris dans la lueur des phares.

XL : Bref, si on met la souris
dans une nouvelle boîte très différente,

comme la suivante,

elle n'aura pas peur,

parce qu'elle n'a aucune raison d'avoir peur
de ce nouvel environnement.

Mais que se passe-t-il si nous mettons la souris
dans cette nouvelle boîte,

et qu'en même temps,
nous activons la mémoire de la peur

avec des lasers, comme auparavant ?

Est-ce qu'on va raviver le souvenir de la peur

de la première boîte
dans cet environnement complètement nouveau ?

SR : Ok, c'est la question à un million.

Pour faire revivre le souvenir de ce jour,

je me rappelle que les Red Sox
venaient de gagner,

c'était une belle journée de printemps,

idéale pour une promenade
le long de la rivière,

et puis peut-être
pour aller dans le quartier nord,

et acheter des cannolis,
enfin je dis ça...

Au lieu de ça, Xu et moi,

nous trouvions dans une salle obscure,
sans aucune fenêtre,

sans oser cligner une seule fois des yeux

parce que nos regards étaient fixés
sur un écran d'ordinateur.

On regardait cette souris,
et on essayait d'activer un souvenir

à l'aide de notre technique,
pour la première fois.

XL : Et voici ce que nous avons vu.

Quand on a mis la souris dans la boîte,

au début, elle a exploré, reniflé,
elle s'est promenée,

fait ses petites affaires,

parce qu'en fait,

les souris sont naturellement
des animaux assez curieux.

Elles veulent savoir ce qu'il y a
dans cette nouvelle boîte.

Ça les intéresse.

Mais au moment où on a allumé le laser,
comme vous le voyez maintenant,

tout d'un coup,
la souris a fait le mort.

Elle est restée immobile
et a essayé de ne pas bouger.

Elle fait clairement le mort.

Il semble donc bien
que nous sommes en mesure de rappeler

le souvenir de la peur de la première boite

dans cet environnement
complètement nouveau.

En voyant ça, Steve et moi,

on était aussi choqués
que la souris elle-même.

(Rires)

Après l'expérience,
on est sortis de la salle

sans un mot.

Après un long moment de gêne,

Steve a brisé le silence.

SR : «Est-ce que ça a marché ? »

XL : « Oui, » j'ai dit. « Ça a bien marché ! »

Nous étions vraiment enthousiasmés.

Et puis,
nous avons publié nos découvertes

dans la revue Nature.

Depuis la publication de nos travaux,

nous avons reçu de nombreux commentaires

de partout sur Internet.

Peut-être pouvons-nous y jeter un œil ?

[« Oh mon Dieu enfin... tellement plus à venir, la réalité virtuelle, les manipulations neurales, émulation visuelle des rêves... l'encodage des neurones, l'écriture et la réécriture des souvenirs, une cure pour les maladies mentales. Ahhh, l'avenir est génial »]

SR : La première chose que vous remarquerez,
c'est que les gens

ont des opinions très marquées
sur ce genre de recherches.

Je suis entièrement d'accord avec l'optimisme

de cette première citation,

parce que sur une échelle de zéro
à la voix de Morgan Freeman,

c'est l'un des hommages les plus inspirés

que j'ai entendus à notre encontre.

(Rires)

Mais comme vous le verrez,
ce n'est pas la seule opinion que l'on trouve.

[« Ça me terrifie... Et si on pouvait facilement faire ça chez l'homme dans quelques années ?! OH MON DIEU, NOUS SOMMES CONDAMNÉS »]

XL : En effet, si on regarde le deuxième,

je pense qu'on est tous d'accord pour dire que,
eh bien,

il est probablement moins positif.

Mais ça nous rappelle tout de même que,

même si on travaille pour l'instant
sur des souris,

ce serait probablement une bonne idée
de commencer à réfléchir et à discuter

des conséquences éthiques potentielles

du contrôle de la mémoire.

SR : Maintenant, une troisième citation,

qui nous permettra de parler d'un projet récent
sur lequel on a travaillé au labo,

et que nous avons appelé le Projet Inception.

[« Ils devraient faire un film à ce sujet. Dans lequel ils implanteraient des idées dans l'esprit des gens, pour pouvoir les contrôler pour leur gain personnel. On l'appellerait : Inception. »]

On s'est dit que maintenant qu'on pouvait
réactiver un souvenir,

si on commençait
à le bricoler ?

Peut-être qu'on pourrait même
le transformer en un faux souvenir ?

XL : Tout souvenir est sophistiqué et dynamique,

mais par souci de simplicité,
nous allons envisager le souvenir

comme un clip vidéo.

On vous a jusque là expliqué
qu'on pouvait en gros contrôler

le bouton « play » du clip vidéo,

pour pouvoir jouer ce clip vidéo
n'importe quand, n'importe où.

Mais serait-il possible d'aller réellement

à l'intérieur du cerveau,
et de modifier ce clip vidéo

pour le rendre différent de l'original ?

Oui, nous le pouvons.

Tout ce qu'on a à faire,
c'est en gros

de réactiver un souvenir à l'aide de lasers,
comme nous l'avons fait auparavant,

mais en même temps,
si on présente de nouvelles informations,

et qu'on permet à ces nouvelles informations
de s'incorporer dans ce vieux souvenir,

ça va le modifier.

C'est un peu comme faire un remix.

SR : Alors, comment fait-on ?

Au lieu de trouver un souvenir de peur
dans le cerveau,

nous peut commencer
par prendre nos animaux,

et les mettre, disons, dans une boîte bleue,
comme celle-ci,

on trouve les cellules du cerveau
qui représentent cette boîte bleue,

et on les incite à réagir
à des impulsions de lumière,

exactement comme on l'a dit.

Le jour suivant, on peut prendre nos animaux
et les mettre

dans une boîte rouge
qu'ils n'ont jamais connue auparavant.

On peut envoyer de la lumière
dans le cerveau

pour réactiver la mémoire
de la boîte bleue.

Qu'est-ce qui se passerait si,
pendant que l'animal se rappelle

du souvenir de la boîte bleue,

on lui donnait un ou deux petits chocs électriques
aux pattes ?

Là, on essaye de créer artificiellement
une association

entre la mémoire de la boîte bleue

et les chocs électriques aux pattes.

On essaye juste de relier les deux.

Afin de tester si on a réussi,

on peut prendre nos animaux de nouveau,

et les remettre dans la boîte bleue.

Encore une fois, on a juste réactivé la mémoire
de la boîte bleue

pendant que l'animal recevait
quelques chocs électriques aux pattes,

et maintenant,
l'animal fait soudain le mort.

C'est comme s'il se rappelait avoir été
légèrement choqué dans cet environnement,

même si cela ne s'est en fait
jamais produit.

Il a donc formé un faux souvenir

parce qu'il craint de façon erronée
un environnement

où, d'un point de vue technique,

rien de mauvais
ne lui est réellement arrivé.

XL : Jusqu'ici, on n'a parlé

que d'un interrupteur
que la lumière allume.

En fait, on en a aussi un
que la lumière éteint,

et il est très facile d'imaginer

qu'en installant cet interrupteur
que la lumière éteint,

on puisse également effacer un souvenir,
n'importe quand, n'importe où.

Tout ce dont on a parlé aujourd'hui

repose sur ce principe très philosophique
des neurosciences

qui dit que l'esprit,
avec ses propriétés apparemment mystérieuses,

est en fait constitué d'objets physiques
que nous pouvons manipuler.

SR : Quant à moi, personnellement,

je vois un monde
où on peut réactiver

tous les souvenirs
que nous voulons.

Je vois aussi un monde où on peut effacer
des souvenirs indésirables.

Je vois même un monde
où modifier les souvenirs

est devenu une réalité,

parce que nous vivons à une époque
où il est possible

de cueillir des questions
sur l'arbre de la science fiction,

et de les ancrer
dans la réalité expérimentale.

XL : En ce moment même, dans les labos,

et dans d'autres groupes
partout dans le monde,

des gens utilisent des méthodes similaires
pour activer ou modifier les souvenirs,

qu'ils soient anciens ou nouveaux,
positifs ou négatifs,

toutes sortes de souvenirs,
pour pouvoir comprendre

comment fonctionne la mémoire.

SR : Par exemple,
un groupe dans notre labo

a réussi à trouver les cellules cérébrales
qui composaient un souvenir de peur,

et les a convertis en un souvenir agréable,
juste comme ça.

C'est exactement ce que je veux dire
lorsque je parle de modifier ces processus.

Un mec au labo,
a même réussi à réactiver

des souvenirs de souris femelles
chez les souris mâles,

ce qui est une expérience agréable,
selon la rumeur.

XL : En effet, nous vivons une période
très excitante,

où la vitesse de la science
n'a aucune limite arbitraire,

mais n'est liée
qu'à notre propre imagination.

SR : Pour conclure,
que faut-il penser de tout cela ?

Comment faire avancer
cette technologie ?

Ce sont des questions
qui ne doivent pas rester

confinées au labo,

et l'un des objectifs de cette conférence
était donc de mettre tout le monde au courant

du genre de choses qu'il est possible de faire

dans les neurosciences modernes,

mais il est tout aussi important

de faire participer activement
tout le monde à ce débat.

Alors réfléchissons ensemble, comme une équipe,
à ce que tout cela signifie,

à ce que nous pouvons
et devons faire,

parce que Xu et moi pensons
que nous avons tous

de grandes décisions
qui nous attendent.

Merci.
XL : Merci.

(Applaudissements)