Neurones en boîte de Pétri apprennent à jouer à des jeux vidéo

Des neurones en boîte de Pétri : quand la science-fiction devient réalité

Des chercheurs de Cortical Labs, une start-up australienne spécialisée en biotechnologie, ont réussi à cultiver des réseaux de 200 000 à 800 000 neurones humains et murins dans un environnement contrôlé. Ces cellules, nommées DishBrain par les scientifiques, ne se contentent pas de réagir à des stimuli : elles apprennent, s’adaptent, et interagissent avec leur environnement virtuel. Une première mondiale, selon Ouest-France, qui rapporte que ces neurones ont d’abord maîtrisé Pong, avant de passer à des défis bien plus complexes comme Doom. L’expérience repose sur une technologie innovante : les électrodes stimulent les neurones en fonction des actions du jeu, et les signaux électriques émis par les cellules sont traduits en mouvements ou en tirs à l’écran. Résultat ? Après des semaines d’apprentissage, les neurones ont commencé à cibler les ennemis avec une précision croissante, prouvant qu’ils pouvaient non seulement percevoir leur environnement, mais aussi y répondre de manière autonome. « Ils se cognaient souvent contre les murs, tiraient sur les murs, se retournaient, faisaient des choses étranges comme ça. Et puis finalement, ils ont commencé à cibler plus régulièrement et plus correctement les ennemis », explique Alon Loeffler, scientifique chez Cortical Labs, à l’Agence France Presse.

Cette percée marque un tournant dans la recherche sur l’intelligence artificielle biologique. Jusqu’à présent, les modèles d’IA reposaient sur des algorithmes informatiques, souvent inspirés du fonctionnement du cerveau humain, mais jamais reproduits à partir de cellules vivantes. Avec DishBrain, les scientifiques ont créé un système capable d’apprendre sans programme préétabli, simplement en interagissant avec son environnement. « Du ver à la mouche, en passant par l’être humain, les neurones sont le bloc de départ de l’intelligence généralisée », souligne le Dr Brett Kagan, auteur principal et responsable scientifique en chef de Cortical Labs, dans une interview accordée à CORDIS. « La question était de savoir si nous pouvions interagir avec les neurones de manière à exploiter cette intelligence inhérente. »

Comment des neurones apprennent-ils à jouer à un jeu vidéo ?

L’apprentissage de DishBrain repose sur une boucle de rétroaction électrochimique. Les électrodes enregistrent l’activité électrique des neurones et la traduisent en actions dans le jeu : un tir, un déplacement à gauche ou à droite. En retour, les résultats de ces actions (la balle touchée, l’ennemi abattu) sont convertis en signaux électriques qui stimulent à nouveau les neurones. Ce processus, décrit comme une « boucle fermée », permet aux cellules de s’améliorer en temps réel, sans qu’on ait besoin de leur « enseigner » explicitement les règles du jeu. « Nous avons réussi à construire un environnement en boucle fermée capable de lire ce qui se passe dans les cellules, de les stimuler avec des informations significatives, puis de modifier les cellules de manière interactive afin qu’elles puissent réellement se modifier mutuellement », précise le Dr Kagan. Cette approche est révolutionnaire car elle permet aux neurones de développer une forme d’auto-organisation, un mécanisme que l’on observe chez les animaux, mais jamais auparavant dans des cultures cellulaires en laboratoire. Le professeur Karl Friston, neuroscientifique théorique à l’University College de Londres, coauteur de l’étude, souligne que « l’aspect magnifique et pionnier de ce travail repose sur le fait de doter les neurones de sensations — les retours — et, de manière cruciale, de la capacité d’agir sur leur monde. De façon remarquable, les cultures ont appris à rendre leur monde plus prévisible en agissant sur lui. »

Contrairement à un algorithme d’IA classique, qui s’appuie sur des données massives et des règles prédéfinies, DishBrain apprend par l’expérience, comme un cerveau humain. Cette capacité à s’adapter sans programme externe pourrait ouvrir la voie à des applications inédites, notamment dans le domaine de la médecine ou de la robotique. Cependant, cette avancée soulève aussi des questions éthiques : jusqu’où peut-on pousser l’intelligence artificielle biologique sans franchir des limites morales ?

Les limites et les défis de cette innovation

Malgré ces progrès, les neurones cultivés en laboratoire restent loin de rivaliser avec un cerveau humain ou même avec les modèles d’IA les plus sophistiqués. Leurs performances à Doom ou Pong sont encore rudimentaires : les tirs manquent souvent leur cible, et les déplacements restent imprévisibles. « Avant qu’ils ne touchent un démon, nombreux sont les tirs autour de la cible », reconnaît Alon Loeffler. Pourtant, cette imperfection même est un indicateur de progrès : les neurones montrent qu’ils peuvent apprendre, même s’ils ne maîtrisent pas encore parfaitement les tâches. Un autre défi majeur réside dans la durée de vie des neurones cultivés. Les cultures cellulaires actuelles ne survivent que quelques semaines, limitant la durée des expériences. Cortical Labs travaille sur des solutions pour prolonger cette durée, mais cela reste un obstacle technique significatif. Par ailleurs, la question de l’éthique se pose avec acuité : ces neurones sont-ils conscients ? Peuvent-ils souffrir ? Les chercheurs insistent sur le fait que ces cellules, bien que vivantes, ne sont pas dotées de conscience au sens humain du terme. Néanmoins, ces interrogations ne feront qu’amplifier les débats autour de l’IA biologique dans les années à venir.

Vers une nouvelle ère de l’intelligence artificielle ?

Cette avancée pourrait-elle marquer le début d’une révolution dans le domaine de l’intelligence artificielle ? Les applications potentielles sont immenses, allant de la médecine personnalisée à la création de robots plus autonomes et adaptables. Imaginez des prothèses contrôlées par des neurones cultivés, ou des systèmes de diagnostic médical capables de s’adapter en temps réel aux données des patients. « Nous n’avons jamais été en mesure de voir comment les cellules agissent dans un environnement virtuel », rappelle le Dr Kagan. « Aujourd’hui, nous avons franchi cette barrière. » Cependant, il est encore trop tôt pour parler de rupture technologique. Les neurones de DishBrain ne sont pas encore capables de traiter des informations complexes ou de prendre des décisions stratégiques comme le ferait un humain. Leur apprentissage reste limité à des tâches simples et répétitives. Mais cette étape est un pas de géant vers une IA plus organique, plus proche de notre propre cognition.

Cortical Labs n’est pas la seule entreprise à explorer cette voie. D’autres laboratoires dans le monde travaillent sur des interfaces cerveau-machine ou des cultures neuronales, mais aucun n’a encore atteint ce niveau de performance. Cette percée pourrait accélérer la recherche dans ce domaine, tout en attirant l’attention des régulateurs et des éthiciens sur les enjeux liés à l’IA biologique.

Et demain ? Quelles conséquences pour la science et la société ?

Les implications de cette découverte sont vastes et variées. D’un point de vue scientifique, cette technologie pourrait permettre de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau humain, en observant comment des réseaux neuronaux simples interagissent avec leur environnement. À plus long terme, elle pourrait aussi mener au développement de traitements pour des maladies neurodégénératives comme Alzheimer ou Parkinson, en étudiant comment les neurones s’adaptent et se régénèrent. Sur le plan sociétal, cette avancée soulève des questions fondamentales sur l’avenir de l’intelligence artificielle. Faut-il réguler le développement de l’IA biologique ? Comment garantir que ces technologies ne soient pas utilisées à des fins malveillantes ? Les débats sur l’éthique de l’IA, déjà intenses, vont probablement s’intensifier avec des enjeux encore plus complexes. Une chose est sûre : nous assistons à une révolution silencieuse, où la frontière entre la biologie et l’informatique s’estompe peu à peu. Les neurones de DishBrain ne sont que le début d’une aventure qui pourrait redéfinir notre rapport à l’intelligence, à la conscience, et même à ce que signifie être humain. Reste à savoir si la société sera prête à suivre cette voie, et à quels prix.

Pour l’instant, une certitude : l’histoire de DishBrain est loin d’être terminée.