Un regard sur la neurotechnologie

Oser concilier neuroscience et technologie

Un texte de Nicole Lai; traduit par Jasmin Pronovost

Image fournie par le Laboratoire d’imagerie neurologique et le Centre d’imagerie biomédicale Martinos, Consortium du projet Human Connectome — www.humanconnectomeproject.org

L’émergence de la neurotechnologie offre une occasion unique de réaliser des percées en santé humaine et de repousser les limites biologiques que l’on croyait immuables. Les avancées dans les domaines de la biotechnologie, de l’Internet des objets, de l’apprentissage machine et de la nanotechnologie ouvrent de nouveaux horizons. Plusieurs projets qui contribueront à redessiner la société actuelle, notamment dans le secteur de la santé, sont déjà en cours. Le moment est venu d’oser s’aventurer à l’intersection à la fois novatrice et prometteuse de la neuroscience et de la technologie.

« La biologie du cerveau sera au 21e siècle ce que la biologie du génome était au 20e siècle » — Eric Kandel, lauréat d’un prix Nobel en 2000.

Pourquoi maintenant?

Les maladies et les troubles qui touchent le cerveau figurent parmi l’un des marchés les plus mal desservis dans le monde. Plus d’un quart de la population mondiale souffre de maladies neurologiques ou de troubles psychiatriques pour lesquels les traitements sont souvent peu efficaces, voire inexistants. Ce problème ne fera que prendre de l’ampleur en raison du vieillissement de la population et de l’accroissement de l’espérance de vie.

Il va sans dire qu’il faut trouver de meilleures façons de traiter les maladies qui affectent le cerveau. Bien qu’il en reste beaucoup à faire dans le secteur de la neuroscience, on commence à utiliser la vaste gamme des connaissances acquises et à les conjuguer à la technologie moderne dans de nombreux domaines d’application.

Les récentes approches interdisciplinaires (notamment dans les secteurs de la biotechnologie, de l’Internet des objets, de l’apprentissage machine et de la nanotechnologie) ont contribué à trouver des solutions à des problèmes d’ingénierie et de connectivité qui freinaient l’essor de la neurotechnologie. Grâce à la création d’équipes multidisciplinaires capables de tirer profit des innovations alliant neuroscience et technologie, la conjoncture est maintenant favorable pour que la neurotechnologie ait une incidence significative et tangible sur le monde.

Quel regard devrions-nous porter sur la neurotechnologie?

La neurotechnologie est sur le point de révolutionner la façon dont nous vivons, travaillons et jouons. Elle a le potentiel de marquer une nouvelle ère dans le domaine de la santé et du bien-être, d’établir de nouveaux canaux de communication et de profondément transformer le secteur des technologies de l’information.

L’intégration de la neurotechnologie entre les appareils et les humains représentera un défi, mais sera malgré tout une étape incontournable. Bien que l’idée d’un prolongement numérique de l’humain puisse être dérangeante, le potentiel de la connexion humain-machine est énorme. Les technologies de transformation, y compris Internet et le dépistage génétique, continuent de se frayer un chemin dans la vie des gens à un rythme jamais vu.

De nos jours, le flot d’informations et de stimulations en continu qui accompagnent nos vies hyperconnectées modifie nos interactions de façon spectaculaire. Par conséquent, le lien que nous avons établi avec nos appareils intelligents ne cesse de se renforcer. La connexion entre la technologie et nous-mêmes est indéniable. L’intégration de la neurotechnologie représente, dans une certaine mesure, un effort positif visant à encadrer directement ces interactions d’une façon codifiée, personnalisée et plus intentionnelle.

La société et la culture étant le reflet des aptitudes de notre système nerveux, la neurotechnologie est fondamentalement universelle et multifonctionnelle. Les avenues qu’offre la neurotechnologie sont ainsi très fertiles et variées. Les entreprises qui souhaitent exploiter ces outils peuvent le faire dans une panoplie de domaines, mis à part celui de la santé, tels que le marketing, la finance, la vente au détail et les villes intelligentes. La neurotechnologie ne se limite donc pas aux processus biologiques. Elle vise directement nos capacités les plus fondamentales et précieuses comme la mémoire, la cognition, la conscience et notre aptitude à communiquer.

Comme l’illustre la première version du schéma conceptuel de la neurotechnologie selon Real (voir la figure 1), tout produit neurotechnologique est caractérisé par l’interaction entre les outils de lecture et d’écriture par l’intermédiaire du volet de calcul. Ce dernier est au cœur du schéma conceptuel puisqu’il est alimenté par les outils de lecture pour les étapes d’analyse des données, de développement et de simulation. Pour ce qui est des éléments de sortie, le volet de calcul gère la stimulation qui est réalisée au moyen des outils d’écriture pour produire l’effet désiré sur le système nerveux et l’état neuronal.

V1 du schéma conceptuel de la neurotechnologie

Figure 1 : Lecture : Technologie pour connaître l’état du système nerveux/état neuronal ou de certains aspects de celui-ci. Écriture : Technologie pour modifier l’état du système nerveux/état neuronal ou de certains aspects de celui-ci. Calcul : Technologie pour réguler ou interpréter l’état ou la modification du système nerveux/état neuronal ou de certains aspects de celui-ci. Extension : Technologie pour améliorer et bonifier l’état du système nerveux/état neuronal ou de certains aspects de celui-ci. Applications : Combinaison des différentes composantes du schéma conceptuel pour créer des applications destinées à divers utilisateurs et marchés verticaux.

La place centrale occupée par les éléments de lecture, d’écriture et de calcul permet le traitement et l’abstraction de la mine d’informations en neuroscience pour que les développeurs de logiciels puissent créer des applications de pointe répondant à des cas d’usage particuliers et comblant divers besoins du marché. Auparavant, en raison des outils limités de lecture et d’écriture, le calcul des données pouvait seulement progresser au rythme de la neuroscience. Par exemple, les tomodensitogrammes étaient analysés par des techniciens et des médecins dans le but d’évaluer l’activité cérébrale et de déterminer le stade d’une maladie. De même, les implants cochléaires ont été mis au point en observant les effets cumulatifs des divers modes de stimulation électrique.

Aujourd’hui, l’apprentissage machine s’ajoute aux outils plus avancés de lecture et d’écriture ainsi qu’aux méthodes de calcul plus puissantes, ce qui permet l’acquisition et le traitement en continu d’un volume beaucoup plus grand de données. Les algorithmes reposant sur l’apprentissage machine permettent entre autres une grande capacité de traitement des tomodensitogrammes afin d’accroître l’exactitude diagnostique et une meilleure filtration dans les implants cochléaires pour éliminer la pollution sonore et améliorer la netteté des paroles.

L’apport de l’apprentissage machine dans les calculs permet de régler les problèmes de capacité, mais il devra être amélioré, car les banques de données neuronales ne cessent de croître. L’apprentissage machine est désormais incontournable pour la réalisation de calculs et l’avenir de la neurotechnologie, mais il n’a pas encore le niveau de sophistication souhaité et constitue un goulot d’étranglement pour les pionniers de l’industrie qui veulent utiliser et traiter de plus grosses banques de données. Le rapprochement des capacités informatiques de la source de données neuronales, c.-à-d. le système nerveux, permettra, dans un avenir proche, d’élargir rapidement l’éventail des possibilités de calculs utiles.

Le concept d’extension s’ajoute au schéma conceptuel initial et pousse encore plus loin les éléments de lecture, d’écriture et de calcul au point où la neurotechnologie aura pour but de restaurer ou de surpasser les fonctions biologiques. C’est ce que visent certaines des entreprises en neurotechnologie les plus remarquables, notamment BIOS, une entreprise du portefeuille de Real.

Grâce à une meilleure utilisation du potentiel des outils qui interagissent avec le système nerveux et à la mise au point de technologies plus performantes, il sera possible de rendre les applications hautement efficaces et de proposer des extensions de plus en plus poussées.

Perspectives d’investissement

La confluence des connaissances actuelles en neuroscience et du potentiel des méthodes de calcul fondées sur l’IA signifie que la neurotechnologie est à un moment charnière. Celle-ci est vouée à devenir un pilier du secteur de la technologie en santé et un moteur de verticalité pour accroître les capacités des interactions humain-machine et repousser les frontières de la performance humaine.

Quelles sont donc les caractéristiques des entreprises en démarrage qui ont toutes les chances d’en tirer avantage? Chez Real, nous croyons que ces entreprises devront répondre à plusieurs critères en plus d’être dirigées par des entrepreneurs talentueux:

  1. Incarner l’innovation scientifique, technique et commerciale: Pour que les entreprises connaissent du succès dans le domaine innovateur et interdisciplinaire que représente la neurotechnologie, elles devront innover tant sur le plan de la science et de la technologie que sur le plan des stratégies d’affaires.
  2. Prioriser les données de calcul: Les données neuronales sont transmises dans le corps humain à une vitesse phénoménale. Les entreprises qui se démarqueront dans ce domaine seront des pionnières dans la façon de recueillir, d’interpréter et d’utiliser ces données ce qui leur permettra de se distancer de leurs concurrents.
  3. Faire preuve d’empathie envers les patients: Le développement de la neurotechnologie devra reposer sur une approche responsable et éthique. Les entreprises devront veiller à ce que toutes les applications permettent d’aider les patients dans l’intérêt général.

Le Canada possède une riche histoire d’excellence académique en neuroscience, de nouveaux fonds gouvernementaux pour la recherche, de nouvelles initiatives en matière de science ouverte et d’un écosystème florissant d’entrepreneuriat en neurotechnologie. À l’instar du boom observé en IA, le Canada a une opportunité similaire de transposer son leadership en neuroscience à la neurotechnologie. Bien que le Canada ait un peu de retard sur les É.-U. sur le plan des nouvelles entreprises en neurotechnologie, il dispose d’une culture de collaboration, d’un capital-risque à portée de main, d’une forte capacité à tirer profit des technologies de l’information et de joueurs multidisciplinaires qui veillent à la croissance de l’écosystème naissant afin d’accélérer le développement de la neurotechnologie.

Tandis que Real continue de tisser des liens solides avec les chefs de file en neurotechnologie et les intervenants de l’écosystème dans les principaux centres, nous nous réjouissons à l’idée de contribuer à leur succès tout en aidant davantage des entrepreneurs audacieux et visionnaires qui font le pont entre la neuroscience et la technologie.


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