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SOMMAIRE

Introduction………………………………………………………...………………………….2

Chapitre 1 : Système nerveux et cerveau………………………………………………………3

1.1 Système nerveux

1.2 Cerveau

1.3 Anatomie du cortex visuel

Chapitre 2 : Activité des circuits cérébraux……………………………………...…………….7

2.1 Production et enregistrement de la pensée

2.2 Mesure de l’activité des circuits cérébraux (EEG)

2.3 Stimulation magnétique transcranienne

Chapitre 3 : Télépathie et phosphène………………………………………………………....10

3.1 Introduction

3.2 Expérience de transmission télépathique des phosphènes

Chapitre 4 : Codage et transmission numérique de l’information…………………...…….…15

4.1 Système de codification binaire

4.2 Algorithmes de conversion

4.3 Transmission numérique

Chapitre 5 : Communication cerveau-cerveau a distance……………………………………23

5.1 Introduction

5.2 Communication interface cerveau-ordinateur (émetteur)

5.3 Communication interface ordinateur-ordinateur

5.4 Communication interface ordinateur-cerveau (récepteur)

5.5 Résultats de l’expérience

5.6 Discussion

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INTRODUCTION

Dans son best-seller, Message des hommes vrais au monde mutant, l'américaine Marlo

Morgan fait comprendre que tous les aborigènes ont la faculté de communiquer par

télépathie. L’écrivaine américaine raconta les péripéties d’une journée de son séjour. Le

matin, alors que la tribus était en train de prier, un jeune homme vint se placer au centre du

groupe et parla. En effet il s'offrait pour une tâche spéciale ce jour-là et il quitta le campement

très tôt. Les autres membres de la tribu aborigène marchaient pendant des heures quand un

d’eux, l'Ancien, s'arrêta et s'agenouilla. Tout le monde l'entoura tandis qu'il restait à genoux,

oscillant doucement, les bras étendus devant lui. Personne ne parlait, les visages étaient

attentifs. À la fin on annonça à Marlo que le jeune éclaireur leur envoyait un message

demandant la permission de couper la queue du kangourou qu'il venait de tuer.

« Je compris alors pourquoi le groupe était tellement silencieux toute la journée quand nous

marchions : la tribu communiquait la plupart du temps par télépathie. On n'entendait rien,

mais des messages s'échangeaient entre des gens à trente-cinq kilomètres de distance.

Comme c'était le cas en ce moment même. [...]»

Si l’on croit les dire de Cyril Havecker dans son livre Le temps du rêve : "La pensée prend

une place importante dans la communication Aborigène, non seulement dans la connexion

avec le Monde Spirituel, mais également dans la vie de tous les jours. […]

Le phénomène paranormal dit "de télépathie" semble exister depuis bien longtemps. De

nombreuses anecdotes ont permis aux para psychiatres de s’interroger sur l’existence de la

télépathie, cette forme de communication qui a lieu sans avoir recours à des langages

verbaux, écrits ou gestuels.

Notre projet de TPE se base essentiellement sur une expérience qui s’est déroulée il y a

environ un an, précisément le 28 mars 2014. Des scientifiques ont transmis avec succès les

mots “Hola” et “ciao” dans une transmission cerveau à cerveau entre deux sujets humains.

L’objectif de cette expérience comme l’a résumé Alvaro Pascual-Leone, professeur de

neurologie à la faculté de médecine de Harvard est de « voir s'il était possible de

communiquer directement entre deux personnes en lisant les activités cérébrales de la

première puis en les transmettant à une autre et ce sur de vastes distances via les systèmes de

communication existants comme internet »

Ainsi, est-il possible de communiquer une information directement d'un cerveau à un autre

cerveau, sans utiliser de signaux sensoriels (tactiles, visuels ou sonores) ?

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Chapitre 1

Système nerveux et cerveau

1.1 Système nerveux

Le système nerveux est le centre de traitement des informations. C'est le siège des pensées, de

la conscience, des émotions, de la mémoire, de la perception... Le système nerveux (SN)

présente un des plus importants moyens de communication de l'organisme (figure 1.1).

Le système nerveux est formé d’un Système Nerveux Central (SNC), composé de l'encéphale

(cerveau, cervelet et tronc cérébral) et de la moelle épinière (voir figure 1.2), d’un Système

Nerveux Périphérique (SNP), constitué des nerfs crâniens et rachidiens (c'est-à-dire qui

partent de la moelle épinière) et d’un Système Nerveux Végétatif (SNV), composé par une

série de ganglions et de fibres nerveuses [1].

Le SNP, en parfaite continuité avec le SNC, est formé de ganglions et de nerfs périphériques

qui irradient de l’encéphale et de la moelle vers tous les points de l'organisme, assurant

l'acheminement :

des informations sensitives vers le SNC (comme la sensibilité de la peau et la vision,

l’audition, le goût, ou l’odorat)

des ordres du SNC vers les effecteurs périphériques (par exemple vers les muscles pour

effectuer des mouvements volontaires)

1.2 Cerveau

Le cerveau est l'organe le plus important du système nerveux. Protégé à l'intérieur des os du

crâne, il est le centre de commandement du système nerveux. Il a donc le contrôle de tous les

Figure 1.1. Système nerveux

Figure 1.2. Système nerveux central

4

organes de l'organisme, des fonctions motrices et cognitives et de la production hormonale. Il

est composé de cellules cérébrales, les neurones, qui reçoivent et transmettent les

informations [2].

Les neurones sont les principales cellules du système nerveux, dont le rôle est d'acheminer et

traiter les informations dans l'organisme. Il en existe des milliards dans notre corps. Ils sont

composés d'un noyau entouré de structures qui partent en étoile, appelées les dendrites, et

d'un long prolongement pouvant mesurer plusieurs dizaines de centimètres, appelé l'axone.

Parmi les neurones, certains ont un rôle dans les mouvements, d'autres dans la perception des

sensations, d'autres encore appartiennent au système nerveux végétatif, responsables des

fonctions automatiques.

Pour simplifier, les neurones moteurs issus du système nerveux central transmettent des

ordres via l'influx nerveux qui se propage par l'intermédiaire de ces neurones. La

communication entre un neurone et un autre neurone s'appelle une synapse et se fait par la

libération d'une substance appelée neurotransmetteur ou neuromédiateur qui va être captée

par les récepteurs du neurone sous-jacent [2].

L'information à la partie terminale peut également être comprise par une cellule dite effectrice

comme la cellule du muscle, chez qui l'action « commandée » se produira. Au niveau sensitif,

un stimulus (facteur stimulant) va entrainer une « excitation » d'un neurone, qui transmettra

par des mécanismes similaires à la voie motrice, l'information jusqu'au cerveau où elle sera

interprétée.

L’information est interprétée par les deux hémisphères du cerveau: l'hémisphère droit et

l'hémisphère gauche. Ces deux hémisphères sont presque symétriques.

Chaque hémisphère reçoit des informations provenant des sens et commande des

mouvements de la moitié opposée du corps.

L'hémisphère droit concerne principalement:

● Les habiletés spatiales

● La reconnaissance des visages

● La musique

● Les émotions

● L'intuition

● La créativité

L'hémisphère gauche concerne principalement:

● Les habiletés logiques

● Le rationnel

● Le langage

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● Le calcul

● L'écriture

Les deux hémisphères sont constitués de quatre lobes, un cervelet et un tronc cérébral (Figure

1.3) qui sont responsables de gérer toutes les activités des hémisphères:

Le lobe frontal est responsable de la coordination motrice volontaire. Il contrôle la

coordination musculaire et les mouvements rythmiques de la tête et du cou, comme la

mastication, le léchage et la déglutition.

Le lobe pariétal contient les centres qui traitent les impulsions nerveuses liées au sens du

toucher. C’est là que sont analysées et traitées les informations liées à la température, à la

texture, à la taille, à la forme et au poids.

Le lobe temporal contient les centres den traitement et de corrélation des sens auditif (ouïe)

et olfactif (odorat).

Le lobe occipital contient les centres responsables de la vision.

Le cervelet est un centre nerveux régulateur de la fonction motrice, au sens large

(mouvement + posture + équilibre).

Il reçoit des informations de tous les segments du névraxe (moelle épinière, tronc cérébral,

cerveau). Il traite ces informations pour donner, aux programmes moteurs du mouvement, une

organisation chronologique et somatotopique (organisation temporo-spatiale).

Le tronc cérébral est le segment du névraxe placé au-dessus de la moelle, sous le cerveau et

en avant du cervelet, au centre de la fosse crânienne postérieure.

Le tronc cérébral est une portion dilatée du névraxe. Il présente à décrire la moelle allongée

(bulbe rachidien), le pont (protubérance annulaire) et le mésencéphale (pédoncules

cérébraux).

1.3 Cortex visuel

Figure 1.3. Cerveau

6

Notre projet de TPE s’intéresse au lobe occipital du cerveau qui contient le cortex visuel

(Figure 1.4) chargé de traiter les informations visuelles. L'étude approfondie du cortex visuel

a permis de mettre en évidence une multitude de sous-divisions distinctes, traitant chacune les

différentes variables (couleurs, tailles, formes, mouvements...) des informations transmises

par l'œil au cerveau [2].

Les messages nerveux issus des rétines des deux yeux aboutissent au cortex cérébral au

niveau des aires visuelles occipitales. L’information est ensuite traitée parallèlement par des

aires spécialisées. Le cortex visuel primaire V1 reçoit les sensations et les transfert au cortex

visuel secondaire V2 qui perçoit les formes complexes et communique avec V3 (formes

dynamiques), V4 (formes et couleur) et V5 (mouvement). V3 et V4 communiquent alors avec

les aires visuelles temporales où a lieu la reconnaissance, en collaboration avec la mémoire.

Les communications entre les différentes aires permettent une perception unifiée d’un objet.

Voir est donc une activité cérébrale complexe: l’ensemble des informations est intégré

simultanément par différentes aires corticales pour construire la perception visuelle.

Figure 1.4. Différentes parties du cortex visuel

visuel

7

Chapitre 2

Télépathie et phosphène

2.1 Introduction

Traduit du grec « télé » qui signifie « à distance » et de « pathos » qui signifie «

affection », la télépathie est une forme de communication entre deux êtres vivants, sans avoir

recours à des langages verbaux, écrits ou gestuels. L'esprit est le seul canal utilisé dans la

communication télépathique (Figure 2.1).

Figure 2.1. Communication par télépathie

L'étude de la télépathie a débuté vers les années 80 par des parapsychologues. Suite à la

constatation de plusieurs coïncidences, comme le fait de penser à un sujet pour que quelqu'un

en parle ou encore le fait de penser à une personne pour que celle-ci apparaisse réellement,

ces spécialistes ont décidé d'examiner en profondeur le phénomène [3].

Un phénomène qui, aujourd'hui encore, suscite de nombreuses questions chez les

psychologues. La télépathie, tout comme les autres formes de communication, comme les

changements de postures, la modification de la couleur de la peau ou encore la variation du

rythme respiratoire, transmet une information à travers des émotions. Elle agit au niveau de

l'inconscient et permet à la personne d'envoyer des messages à une autre personne pour que

l'esprit de celle-ci les capte et les décode.

Science ou science-fiction, la télépathie fascine et fait couler beaucoup d’encre. Des

chercheurs, comme le professeur RHINE, ont accumulé une foule de statistiques qui n’ont

jamais prouvé quoi que ce soit. La télépathie reste donc cantonnée à des études marginales

dans des centres de parapsychologie.

Néanmoins, les découvertes en physiologie cérébrale du Docteur Francis LEFEBURE,

médecin et chercheur français, permettent de mieux comprendre ces phénomènes et les

mécanismes qui les produisent. Ses découvertes sont fondées sur l’utilisation systématique

des phosphènes [3].

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Les phosphènes sont toutes les sensations lumineuses subjectives, c’est-à-dire celles qui ne

sont pas directement provoquées par la lumière frappant la rétine. Il s’agit d’une hallucination

visuelle simple produite par l’atteinte ou la stimulation du cortex occipital primaire.

Elle se manifeste par des points lumineux des éclairs sans motifs particuliers et peut être

animée.

Les phosphènes mettent en évidence le fonctionnement rythmique du cerveau et l’existence

de rythmes cérébraux qui peuvent être développés et entretenus par la pratique d’exercices de

pensée rythmée.

Le rythme structure la pensée et lui donne une puissance particulière améliorant l’attention, la

concentration, la mémoire, le sens de l’initiative et la créativité. Mais, au cours de leurs

recherches, le Dr LEFEBURE et ses collaborateurs se sont aperçus que les phosphènes et la

pensée rythmée sont facilement transmissibles par télépathie.

2.2 Expérience de transmission télépathique des phosphènes

« La transmissibilité télépathique des phosphènes est très grande, sans comparaison possible

avec celle des pensées, dans les conditions ordinaires d’expérimentation.

Si l’on fixe un rond rouge sur un mur blanc puis qu’on le retire, on voit apparaître un rond

vert, couleur complémentaire, qui est aussi un phosphène. M. Delay, expérimentant avec des

disques de couleurs différentes successivement fixés par le sujet émetteur, s’est aperçu qu’un

sujet proche, ayant les yeux bandés, percevait un phosphène, non pendant la fixation du

disque par le sujet émetteur, mais pendant sa perception de la couleur complémentaire, le

phosphène du sujet récepteur ayant la couleur du phosphène du sujet émetteur et non celle du

disque.

C’est durant cette expérience qu’il s’est aperçu que cette transmission n’obéit pas aux lois

habituellement admises pour la télépathie. Elle est fonction de la distance et aussi de la

position relative des deux sujets. Le sujet récepteur reçoit d’autant mieux qu’il est plus

proche de l’émetteur et se trouve face à lui.

On peut provoquer dans les phosphènes des rythmes qui leur sont propres. Par exemple, en

éclairant les yeux avec deux lampes disposées de telle sorte que chaque œil ne voit que l’une

d’elles et en éclairant alternativement au rythme de deux secondes.

Si l’éclairage a lieu à ce rythme, les deux phosphènes consécutifs, au lieu de coexister,

alternent non au rythme de l’éclairage, mais à un rythme propre au sujet, en moyenne de huit

secondes par côté, pendant trois minutes.

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Ce rythme, d’ailleurs, donne beaucoup de renseignements sur l’état du cerveau et sur

l’influence que des médicaments et des régimes peuvent avoir sur lui.

Mais ce qui nous intéresse ici, c’est qu’au cours d’expériences de télépathie, on a provoqué

cette alternance chez un sujet.

Un autre sujet, dans une pièce voisine, pourtant non averti du genre de phosphène qu’on

voulait lui transmettre, percevait deux phosphènes alternant au rythme du sujet émetteur, et

encore plus nettement que lui (expérience de M. Raoul Violay).

Mais, si l’on ne veut pas se lancer dans des expériences de cette complexité, on observera que

si l’on a un phosphène consécutif à un éclairage, il est assez facile de provoquer un

phosphène chez une personne proche de vous qui n’a pas fixé l’éclairage. De plus, ayant eu

l’attention attirée sur la très grande transmissibilité télépathique des phosphènes, on

remarquera dans la vie courante des cas spontanés qui, d’habitude, passent inaperçus. »

10

Chapitre 3

Activités des circuits cérébraux

3.1 Production et enregistrement de la pensée

La pensée est un terme générique pour désigner tous les phénomènes mentaux conscients :

analyser une situation, des objets, faire des rapprochements entre des faits... Le siège de la pensée

est le cerveau [2].

Le cerveau est le substrat matériel de notre activité mentale, mais il ne pense pas ; seule la

personne pense. Et le contenu de ses pensées trouve son origine à l’extérieur du cerveau, dans

son environnement interne et externe. L’image ne donne pas à voir des pensées, mais des

corrélats biologiques de ce que fait un être humain quand nous disons qu’il pense : activité

électrique, variation du flux sanguin, etc. [4].

Des études en neurobiologie ont montré le lien entre le cerveau et la pensée. Si on regarde la

configuration biologique de l’être humain on remarque que tout est centré autour du cerveau. Les

cinq sens sont nécessaires pour pouvoir penser et on remarque que, par le système nerveux, les

cinq sens sont liés au cerveau humain. À chaque fois que je vois un objet, un message nerveux

est transmis au cerveau qui interprète le message nerveux en une idée. Cette idée est ensuite

convertie en une pensée. Comme le neurobiologiste Jean Pierre Changeux le dit dans L'homme

neuronal, on peut étendre les activités qui sont liées au cerveau comme «les sensations ou

perceptions […] à des processus de caractère « privé » comme […] l'élaboration d'images de

mémoire ou de concepts, l'enchaînement des objets mentaux en « pensée » ». Il en ressort que

toute laisse entendre que le cerveau joue un rôle fondamental dans la pensée humaine [5].

La mémoire joue un rôle central dans toute pensée

Notre mémoire du cerveau est tout à la fois un réservoir d'informations et un outil nécessaire à la

compréhension de notre environnement et des situations auxquelles nous avons à faire face. À

chaque instant de notre vie, nous recevons des millions de stimulations par le biais de nos yeux,

de nos oreilles, de notre langue, de nos narines, de notre peau, de nos mains, de nos muscles, de

nos viscères. C'est à l'aide de ce que nous avons construit et reconstruit dans notre mémoire

depuis la petite enfance, voire dans le ventre de notre mère, que nous analysons, intégrons,

11

reconnaissons, interprétons, comprenons, sélectionnons et utilisons à notre profit ce qui nous

vient de notre monde intérieur et extérieur.

C’est aussi un outil nécessaire à l'imagination, à la prévision, à la prévention et à l'invention.

C'est à l'aide de cette même mémoire que nous pouvons nous rappeler notre passé (en partie) et

que nous pouvons imaginer notre futur immédiat ou lointain, réfléchir à celui-ci, estimer les

conséquences de nos actions et prendre des décisions en vue de le contrôler (un peu) à notre

avantage [6].

Les activités biologiques liées à une pensée déclenchent l’activité cérébrale qui à son tour met en

relation l’enregistrement de la pensée et la mémoire du cerveau.

Cette activité cérébrale est mesurée par un appareil appelé ElectroEncéphaloGraphie EEG.

3.2 Mesure de l’activité des circuits cérébraux (EEG)

L'électro-encéphalographie (Figures 3.1 et 3.2) est l'enregistrement graphique, au moyen

d’électrodes qui sont placées sur la surface du cuir chevelu, des différences de potentiel

électrique produites au niveau du cerveau, c'est-à-dire de l’activité électrique de ce dernier. Le

terme électroencéphalogramme (EEG) désigne la courbe qui est obtenu par

l'électroencéphalographie. Cet examen est indolore et sans danger.

L’EEG numérisé permet ainsi :

Une visualisation sur un écran et un couplage vidéo

Un traitement a posteriori des signaux

Un stockage et un archivage des donnés

Une édition ultérieure sur papier

Une transmission ion à distance, en temps réel ou différé par télécommunication.

Figure 3.1. Test EEG

Figure 3.2. Visualisation des données sur papier

12

L'électroencéphalographie a été mise au point par Hans Berger entre 1924 et 1929.

Comment se déroule l’examen ?

Un gel favorisant le contact entre la peau et les électrodes est appliqué.

La durée de l’examen est habituellement de 20 à 30 minutes.

Pendant l’examen, le technicien surveille l’enregistrement des données sur un écran. Il

demande au patient, à plusieurs reprises, de bien vouloir ouvrir et fermer les yeux. Ces épreuves

de sensibilisation correspondent à des stimulations susceptibles de modifier l’activité du cerveau.

En cours d’examen, les tests de stimulation évoluent : on demande au patient de respirer

profondément pendant quelques minutes (hyperpnée) puis une lampe clignotante est placée

devant ses yeux pendant quelques instants, la fréquence de ces petits flashs de lumière brefs et

intenses étant progressivement augmentée (test de stimulation lumineuse intermittente).

3.3 Stimulation magnétique transcrânienne

3.3.1 Introduction

La stimulation magnétique transcrânienne (ou TMS, abréviation de l'anglais : Transcranial

Magnetic Stimulation) est une technique médicale utilisée dans le diagnostic et dans le traitement

de certaines affections psychiatriques et neurologiques (il s'agit alors en général de rTMS repetitive

Transcranial Magnetic Stimulation). C'est également un outil d'investigation scientifique en

neurosciences.

3.3.2 Mécanisme d’action

La Stimulation Magnétique Transcrânienne consiste à appliquer une impulsion magnétique sur le

cortex cérébral à travers le crâne de façon indolore au moyen d'une bobine. Conformément à la loi

de Lenz-Faraday, la variation rapide du flux magnétique induit un champ électrique qui modifie

l'activité des neurones situés dans le champ magnétique. À partir d’un certain seuil d’intensité, la

modification rapide du champ magnétique induit localement une dépolarisation neuronale

(potentiel d’action), laquelle se propage le long des axones, puis de proche en proche par

l’intermédiaire des synapses, en s’atténuant avec la distance.

La stimulation magnétique transcrânienne dite « répétitive » (rTMS) consiste à émettre une série

d'impulsions pendant un intervalle de temps donné de façon à modifier durablement l'activité de

la région visée. Différents paramètres jouent alors sur le résultat obtenu : l'intensité de la

stimulation, la région cérébrale à stimuler, la fréquence des trains d'impulsions délivrées, le

13

nombre de trains de stimulation et leur durée.... Ainsi une stimulation rTMS du cortex moteur

primaire, à une fréquence inférieure à 1 Hz a un effet inhibiteur sur les neurones visés, alors que la

même stimulation à une fréquence supérieure à 5 Hz, à un effet excitateur [7].

3.3.3 Le matériel utilisé en TMS

Parmi le matériel utilisé pour mettre en œuvre la TMS, on trouve différents équipements (Figure

3.3):

La bobine : principal élément du matériel de TMS, c'est la partie qui est appliquée

directement sur la tête du sujet.

Le stimulateur : il s'agit de la machine qui délivre des impulsions de courant électrique de

haute intensité dans la bobine, afin de produire les impulsions électromagnétiques à travers le

crâne qui sont responsables de l'induction de courant dans le cortex cérébral. Un stimulateur

permet de régler tous les paramètres importants de la stimulation et de définir des séries

complexes d'impulsions à délivrer dans le cortex. Dans le cas de la rTMS, le stimulateur est

souvent associé à un système de refroidissement pour évacuer la chaleur produite dans la bobine

par les impulsions répétées de courant.

Le système de neuronavigation : la neuronavigation est une technique utilisée à l'origine en

neurochirurgie. Un tel système comporte un logiciel de visualisation capable de charger des

images IRM anatomiques du cerveau, voire des images IRM fonctionnelles, afin de localiser les

cibles de stimulation directement dans une reconstruction tridimensionelle du cerveau. Comme

ce logiciel est combiné à un système de capture optique du mouvement, focalisé sur la tête du

Figure 3.3. Le matériel utilisé en TMS

14

sujet, le matériel de neuronavigation fournit une assistance informatique à la TMS qui permet de

réaliser des stimulations personnalisées. Dans la TMS traditionnelle non neuronaviguée, en effet,

la bobine doit être positionnée sur la tête par rapport à des repères anatomiques mesurés sur le

crâne (comme, par exemple, l'inion ou le nasion), ce qui signifie que les cibles de stimulation

sont estimées à partir de ces repères, sans connaissance réelle précise de la position du cerveau à

l'intérieur du crâne [8,9].

Un système porte-bobine : le porte-bobine aide à maintenir la bobine en place sur la tête au

bon endroit pour toute la durée de la séance de TMS. Un tel équipement peut être un simple

pied-support articulé sur lequel est accroché la bobine, ou un véritable bras robotisé commandé

par ordinateur. Alors qu'un pied articulé nécessite un réglage à la main sur la position de

stimulation, un bras robotisé peut être piloté directement par le système de neuronavigation afin

d'ajuster la position de la bobine sur la tête automatiquement [10, 11].

15

Chapitre 4

Codage et transmission numérique de l’information

4.1 Système de codification binaire

Quelle que soit la nature de l'information traitée par un ordinateur (image, son, texte, vidéo), elle

est toujours représentée en binaire (base 2), par exemple 01001011.

Le terme bit (b minuscule dans les notations) signifie « binary digit », c'est-à-dire 0 ou 1 en

numérotation binaire. Il s'agit de la plus petite unité d'information manipulable par une machine

numérique. Il est possible de représenter physiquement cette information binaire par un signal

électrique ou magnétique, qui, au-delà d'un certain seuil, correspond à la valeur 1.

L'octet (en anglais byte ou B majuscule dans les notations) est une unité d'information composée

de 8 bits. Il permet par exemple de stocker un caractère comme une lettre ou un chiffre.

Représentation des nombres entiers

Un entier naturel est un nombre entier positif ou nul. Le choix à faire (c'est-à-dire le nombre de

bits à utiliser) dépend de la fourchette des nombres que l'on désire utiliser. Pour coder des

nombres entiers naturels compris entre 0 et 255, il nous suffira de 8 bits (un octet) car 28=256.

D'une manière générale un codage sur n bits pourra permettre de représenter des nombres entiers

naturels compris entre 0 et 2n

−1.

Exemples :

(9)10 = (000001001)2

(128)10 = (10000000)2

Un entier relatif est un entier pouvant être négatif. Il faut donc coder le nombre de telle façon que

l'on puisse savoir s'il s'agit d'un nombre positif ou d'un nombre négatif. Dans ce contexte, un bit

(de poids plus fort) est réservé pour le signe. Si le bit est à 0 on dit que le nombre est positif. Si

le bit est à 1 on dit que le nombre est négatif.

Exemple en notation algébrique :

(+11)10 = (00001011)2

(-14)10 = (10001110)2

16

Principe de conversion décimale-binaire et binaire-décimale

Conversion décimale-binaire

Pour convertir un nombre décimal en binaire il suffit de faire de divisions entières successives

par la base 2. Et à chaque itération de la division on récupère le reste de la division qui est soit 0

soit 1. On s’arrête la division quand le quotient sera 1.

Exemple

(172)10 = (10101100)2

Conversion binaire-décimale

Chaque chiffre binaire dans un nombre binaire possède un poids de la forme 2p où p est la

position du chiffre dans le nombre. A noter que la numérotation des positions se fait de droite à

gauche et commence par 0.

Exemple :

(1101)2 = 1 x 23 + 1 x 2

2 + 0 x 2

1 + 1 x 2

0 = 1 x 8 + 1 x 4 + 0 x 2 + 1 x 1 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13

(1101)2 = (13)10

Représentation des caractères

La norme ASCII (American Standard Code for Information Interchange) établit une

correspondance entre une représentation binaire des caractères de l'alphabet latin et les symboles,

les signes, qui constituent cet alphabet. Par exemple, la lettre ‘a’ est associé à 1100001 (97) et la

lettre A à 1000001 (65). Aujourd’hui, il existe un code universel plus large qui assure cette

17

correspondance entre les caractères et leurs représentations binaires. Ce code s’appelle UniCode

(Universal Code).

Exemple de la table ASCII :

4.2 Algorithmes de conversion

Les algorithmes sont des programmes traités par l’ordinateur afin de donner des résultats. Pour

qu’un algorithme soit exécutable par un ordinateur il faut l’écrire en langage de programmation

tels que les langages AlgoBox, Pascal, C, Java, etc.

Dans notre TPE nous avons écrit des algorithmes en langage AlgoBox pour la conversion

décimale-binaire et binaire-décimale.

18

Algorithme de conversion décimale-binaire

Conversion de decimal en binaire - 03.01.2015

******************************************

1 VARIABLES

2 N EST_DU_TYPE NOMBRE

3 Q EST_DU_TYPE NOMBRE

4 R EST_DU_TYPE NOMBRE

5 P EST_DU_TYPE NOMBRE

6 Y EST_DU_TYPE NOMBRE

7 DEBUT_ALGORITHME

8 LIRE N

9 R PREND_LA_VALEUR N%2

10 Q PREND_LA_VALEUR (N-R)/2

11 P PREND_LA_VALEUR 1

12 Y PREND_LA_VALEUR P*R

13 TANT_QUE (Q>=1) FAIRE

14 DEBUT_TANT_QUE

15 N PREND_LA_VALEUR Q

16 R PREND_LA_VALEUR N%2

17 Q PREND_LA_VALEUR (N-R)/2

18 P PREND_LA_VALEUR P*10

19 Y PREND_LA_VALEUR Y+P*R

20 FIN_TANT_QUE

21 AFFICHER Y

22 FIN_ALGORITHME

Algorithme de conversion binaire-décimale

Conversion binaire en decimal - 03.01.2015

******************************************

1 VARIABLES

2 B EST_DU_TYPE CHAINE

3 Y EST_DU_TYPE NOMBRE

4 i EST_DU_TYPE NOMBRE

5 n EST_DU_TYPE NOMBRE

6 Bi EST_DU_TYPE NOMBRE

7 DEBUT_ALGORITHME

8 LIRE B

9 n PREND_LA_VALEUR B.length

10 i PREND_LA_VALEUR n-1

11 Y PREND_LA_VALEUR 0

12 TANT_QUE (i>=0) FAIRE

13 DEBUT_TANT_QUE

14 Bi PREND_LA_VALEUR B.charCodeAt(i)

15 Bi PREND_LA_VALEUR Bi-48

16 Y PREND_LA_VALEUR Y+Bi*pow(2,n-i-1)

17 i PREND_LA_VALEUR i-1

18 FIN_TANT_QUE

19 AFFICHER Y

20 FIN_ALGORITHME

19

4.3 Transmission numérique

La transmission numérique consiste à faire transiter les informations sur le support physique de

communication sous forme de signaux numériques. Ainsi, des données analogiques devront

préalablement être numérisées avant d'être transmises.

Toutefois, les informations numériques ne peuvent pas circuler sous forme de 0 et de 1

directement, il s'agit donc de les coder sous forme d'un signal possédant deux états, par exemple :

- deux niveaux de tension par rapport à la masse

- la différence de tension entre deux fils

- la présence/absence de courant dans un fil

- la présence/absence de lumière

Cette transformation de l'information binaire sous forme d'un signal à deux états est réalisée par

l'ETCD, appelé aussi codeur bande de base, d'où l'appellation de transmission en bande de base

pour désigner la transmission numérique (Figure 4.1) [12].

La transmission d’une donnée analogique nécessite une transformation en binaire avant la

transmettre (Figure 4.2)

Figure 4.1. Transmission d’une donnée numérique

Figure 4.2. Transmision d’une donnée analogique

20

Transmission numérique sécurisée

Pour des raisons de sécurité la donnée transmise peut être encryptée (chiffrée) avant sa

transmission. Il s’agit d’une opération d’encryptage à l’émission et d’une opération de

décryptage à la réception. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour l’encryptage. La plus

ancienne est celle de Francis Bacon, lord Verulam (1561-1626) qui est l'inventeur d'un système

stéganographique, il commençait par remplacer les vingt-quatre lettres de l'alphabet de son temps

("i" se confondait avec "j" et "u" avec "v") par des arrangements des deux lettres A et B en

groupes de cinq:

a AAAAA g AABBA n ABBAA t BAABA

b AAAAB h AABBB o ABBAB u-v BAABB

c AAABA i-j ABAAA p ABBBA w BABAA

d AAABB k ABAAB q ABBBB x BABAB

e AABAA l ABABA r BAAAA y BABBA

f AABAB m ABABB s BAAAB z BABBB

Cette conversion est la première étape du procédé. Il faut ensuite un "texte de couverture" qui

peut être absolument quelconque. Ce texte est imprimé avec deux types différents de caractères

typographiques, que l'on pourra appeler le type A et le type B. Ainsi, du texte apparent, on

pourra déduire une séquence composée exclusivement de A et de B. Décomposée en groupes de

cinq lettres, celle-ci permettra, en utilisant l'alphabet décrit dans notre tableau, de rétablir le texte

secret.

Dans l'exemple ci-dessous, le type A est représenté par les caractères romains, le type B par les

italiques:

N e p a r t e z s u r t o u t p a s s a n s m o i

A A B A B B A A B B B A B B A A A B A A B A B B B

f u y e z

Le texte secret, "fuyez", est entièrement indépendant du texte apparent. Bien entendu, la

différence entre les deux types de caractères doit être très discrète, afin qu'elle échappe au lecteur

non averti.

21

Nous avons écrit aussi avec C# (C sharp) un programme qui génère le bacon cipher d’un texte.

Ci-dessous le programme.

/*

Programming with C#

*/

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Drawing;

using System.Windows.Forms;

namespace ConversionBaconCipher

{

public partial class MainForm : Form{

static string [] tableau=new string[26];

public MainForm()

{

InitializeComponent();

}

void remplirTableau(){

tableau[0]="AAAAA";

tableau[1]="AAAAB";

tableau[2]="AAABA";

tableau[3]="AAABB";

tableau[4]="AABAA";

tableau[5]="AABAB";

tableau[6]="AABBA";

tableau[7]="AABBB";

tableau[8]="ABAAA";

tableau[9]="ABAAB";

tableau[10]="ABABA";

tableau[11]="ABABB";

tableau[12]="ABBAA";

tableau[13]="ABBAB";

tableau[14]="ABBBA";

tableau[15]="ABBBB";

tableau[16]="BAAAA";

tableau[17]="BAAAB";

tableau[18]="BAABA";

tableau[19]="BAABB";

tableau[20]="BABAA";

tableau[21]="BABAB";

tableau[22]="BABBA";

tableau[23]="BABBB";

tableau[24]="BBAAA";

tableau[25]="BBAAB";

}

void Button1Click(object sender, EventArgs e)

{

remplirTableau();

string message=null;

string s=textBox1.Text.ToUpper();

int L=s.Length;

int i=0;

22

while (i<L)

{

int Li=(int)s[i];

if (Li!=32)

{

Li=Li-65;

message=message+tableau[Li];

}

else

message=message+" ";

i=i+1;

}

textBox2.Text=message;

}

void Button2Click(object sender, EventArgs e)

{

Application.Exit();

}

}

}

23

Chapitre 5

Communication cerveau-cerveau à distance

5.1 Introduction

Communiquer une information directement d'un cerveau à un autre cerveau, sans utiliser de

signaux sensoriels (tactiles, visuels ou sonores) ? Soit en d'autres termes, réaliser en quelque

sorte une opération de "télépathie" (rappelons que la télépathie désigne un échange

d'informations entre deux personnes au cours duquel aucune interaction sensorielle n'a lieu) ?

Des scientifiques sont parvenus à réaliser une telle performance, au cours d'une expérience où la

personne émettrice de l'information et la personne réceptrice étaient qui plus est séparées par une

distance de quelques 8 000 kilomètres.

Dans une étude novatrice [13], des scientifiques dirigés par le Dr Giulio Ruffini du Starlab à

Barcelone, en Espagne, ont transmis avec succès les mots “Hola” et “ciao” dans une transmission

cerveau à cerveau entre deux sujets humains en utilisant l’électro-encéphalographie (EEG)

connectée à Internet et des technologies de stimulation magnétique transcrânienne (TNS) assistée

par robot et guidé par image.

De précédentes études sur l’interaction cerveau-ordinateur basée sur l’EEG ont généralement fait

usage de la communication entre un cerveau humain et un ordinateur.

Dans ces études, les électrodes, fixées au cuir chevelu d’une personne, enregistrent l’activité

électrique du cerveau alors que la personne réalise une action par la pensée, comme de penser

consciemment au déplacement du bras ou de la jambe. L’ordinateur interprète alors ce signal et

le convertit en une commande qui pourra être exécutée par un robot ou un fauteuil roulant.

Mais dans cette nouvelle étude, l’équipe du Dr Ruffini a ajouté un deuxième cerveau humain à

l’autre bout du système.

Quatre participants en bonne santé, âgés de 28 à 50 ans, ont participé à l’étude. L’un des quatre

sujets a été assigné à l’interface cerveau-ordinateur et était l’expéditeur des mots; les trois autres

ont été affectés à l’interface cerveau-ordinateur des expériences et ils ont reçu les messages

qu’ils ont dû interpréter.

En utilisant l’EEG, les scientifiques ont traduit les mots “Hola” et “ciao” en code binaire (0 ou

1), puis ils ont envoyés par courrier électronique la traduction de l’Inde à la France.

24

Le schéma ci-dessous (Figure 5.1) est un aperçu du système de communication cerveau à

cerveau. À gauche, le sous-système d’interaction ordinateur-cerveau est présenté

schématiquement, incluant des électrodes placées sur le cortex moteur et le boitier sans fil

amplificateur/transmetteur d’EEG. L’image "moteur" des pieds code la valeur du binaire à 0, et

la valeur du binaire pour les mains est 1. À droite, le système d’interface cerveau-ordinateur est

illustré, en accentuant le rôle de l’orientation de la bobine magnétique de l’appareil de

stimulation magnétique transcrânienne pour encoder les valeurs des deux binaires. La

communication est négociée via Internet.

L’interface ordinateur-cerveau a transmis le message au cerveau du récepteur grâce à une

stimulation cérébrale non invasive (stimulation magnétique transcrânienne). Les sujets ont

ressenti cela sous la forme de phosphènes, des flashs de lumière dans leur champ de vision

périphérique. La lumière est apparue dans des séquences numériques qui ont permis au récepteur

de décoder l’information contenue dans le message.

Figure 5.1. Communication cerveau-cerveau

25

5.2 Communication interface cerveau-ordinateur ICO (émetteur)

Le premier participant basé en Inde, dont l'activité cérébrale était enregistrée par

électroencéphalogramme (via des électrodes disposées sur le crâne), pense à des mots très

simples comme "bonjour" et "au revoir". Une fois le mot "pensé" par le participant, ce dernier

était alors converti en langage binaire (c'est à dire en une succession de "zéro" et de "un"), puis

envoyé via Internet à un autre participant (situé en France ou en Espagne).

L’EEG mesure l’activité du cerveau quand le participant pense à déplacer le pied (c’est 0) ou

quand il pense à déplacer la main (c’est 1). Pour surveiller l'activité EEG liée à des tâches

d'imagerie motrice volontaire, nous avons utilisé un réseau sans fil (500 S / s, 24 bits) système

d'enregistrement EEG [23] (Starstim système TCS / EEG, par Neuroelectrics,

http://www.neuroelectrics.com). Huit électrodes ont été placées à F3, F4, T7, C3, Cz, C4, T8 et

Fz et référencés électriquement à une électrode du clip placé dans le lobe de l'oreille droite. Un

filtre spatial a été appliqué aux électrodes d'intérêt (C3, C4 et Cz) en les faisant référence au

potentiel moyen de leurs électrodes voisines.

Pour transformer les signaux EEG en information binaire, nous avons utilisé la plate-forme BCI-

2000 mise en œuvre de la détection des changements anatomiquement localisées dans EEG en

rapport avec l'imagerie motrice volontaire.

Afin de bien suivre l’expérience pendant la transmission des bits, le participant émetteur reçoit

sur un écran placé devant lui les bits à transmettre (le message). Les tâches d'imagerie motrice

(déplacement main ou pied) contrôlaient le mouvement vertical d'une balle apparaît à l'écran à

partir de la gauche avec une vitesse horizontale constante. Si le ballon a touché la cible affichée

sur la droite de l'écran, le bit transmis a ensuite été codé correctement (Figure 5.2).

26

5.3 Communication réseau ordinateur-ordinateur

La communication réseau ordinateur-ordinateur permet de transporter le message émis par

l’émetteur sous forme binaire et via l’internet vers l’ordinateur relié à l’interface ordinateur-

cerveau. La vitesse de transmission du message transporté via l’internet dépend de la

performance de la voie de communication et du débit utilisé par cette voie (Figure 5.3).

5.4 Communication interface ordinateur-cerveau (récepteur)

Une fois les signaux binaires reçus côté français, ces derniers étaient informatiquement "traduits"

par une application informatique couplée à un système de stimulation magnétique

transcranienne. Lorsque c'est un "un" qui devait être communiqué au cerveau de la personne

réceptrice, le système de stimulation magnétique transcranienne déclenchait une stimulation

Figure 5.2. Communication cerveau-ordinateur

Figure 5.3. Communication réseau ordinateur-ordinateur via Internet

27

cérébrale donnant au sujet la sensation (illusoire) de voir une sorte de flash lumineux. Et lorsque

c'était un "zéro" qui devait être transmis, aucun flash n'était alors simulé. Au fur et à mesure de la

reconstitution du message sous la forme de ces flashs lumineux, il est alors possible pour le

récepteur de reconstituer le mot pensé par l'émetteur (Figure 5.4).

5.5 Résultats de l’expérience

Le dernier essai des expériences ciblées la démonstration de la transmission en ligne cerveau à

cerveau d'informations entre des participants situés à distance. Le 28 Mars 2014, 140 bits ont été

codés par l'émetteur à Thiruvananthapuram (Inde) et automatiquement envoyées par courrier

électronique à Strasbourg, où se trouvait le récepteur. Là, un programme analyse les emails

entrants pour naviguer le robot et fournissons des impulsions TMS précisément sur le site

sélectionné et avec l'orientation de la bobine appropriée. Une transmission similaire avec un

deuxième récepteur a eu lieu le 7 Avril 2014. Dans les deux cas, les séquences pseudo-aléatoires

Figure 5.4. Communication ordinateur-cerveau

28

transmises portaient des messages cryptés codant pour un mot - "hola" ("bonjour" en catalan ou

espagnol) dans la première transmission, "ciao "(" bonjour "ou" au revoir "en italien) dans le

second. Les mots ont été encodés avec un 5-bit Bacon chiffrement et reproduites pour la

redondance 7 fois (pour un total de 140 bits). Les flux de bits résultant ont ensuite été randomisés

utilisant des cyphers aléatoires sélectionnés pour produire des séquences pseudo-aléatoires

équilibrées de 0 et de 1. A la réception, un dechiffrement des copies du mot a été utilisé pour

décoder le message.

Dans ces expériences, l’interface complet B2B (Brain to Brain) fournis une transmission de

l'information pseudo-aléatoire avec une excellente intégrité. Dans la première expérience, les

taux d'erreur de transmission sont de 6%, 5% et 11% pour le BCI (Brain Computer Interface),

CBI (Computer Brain Interface) et les composants combinés B2B respectivement, et dans la

seconde, les taux d'erreur étaient de 2%, 1% et 4% respectivement. Nous notons que la

probabilité de transmission des listes de 140 bits ayant eu lieu avec les taux d'erreur observés est

négligeable.

Les taux de transmission de la BCI et CBI étaient de 3 et 2 bits par minute respectivement. La

vitesse de transmission globale de B2B était de 2 bits par minute (limité par la branche CBI). Les

mots codés ont été transmises en toute intégrité par tous les liens - BCI, CBI et B2B.

5.6 Discussion

Dans ces expériences, les savants ont démontré la faisabilité de la communication directe

cerveau à cerveau chez des sujets humains, avec la non-participation des systèmes sensoriels ou

moteurs dans l'échange d'informations. Flux de bits pseudo-aléatoire représentant les mots "hola"

et "ciao" ont été transmis avec succès entre les cerveaux des sujets humains séparés par une

grande distance, avec une probabilité négligeable de ce qui se passe par hasard.

Les expériences représentent une première étape importante dans l'exploration de la faisabilité de

communication cerveau-cerveau. Bien que certainement limitée dans la nature (par exemple, les

débits obtenus dans les expériences étaient modestes même selon les normes BCI actuelles,

principalement en raison de la dynamique de la mise en œuvre précise CBI), ces premiers

résultats suggèrent de nouvelles directions de recherche, y compris la transmission directe non-

invasive des émotions et des sensations chez l'homme.

29

Les principales différences de ce travail par rapport aux recherches antérieures sont :

a) l'utilisation de sujets d'émetteur et de récepteur humains,

b) l'utilisation de la technologie entièrement non-invasive

c) la nature consciente du contenu communiqué.

En effet, nous pouvons utiliser le terme transmission esprit à l'esprit ici, par opposition à cerveau

à cerveau, parce que l'origine et la destination de la communication participent a l'activité

consciente des sujets.

Les résultats renforcent la pertinence de l'intégration de la branche CBI en communication

homme-machine utilisant des technologies de précision de haute performance. Surtout,

l’utilisation de TMS phosphènes induits comme une solution fiable pour le CBI.

La technologie proposée pourrait être étendu à soutenir un dialogue bidirectionnel entre deux ou

plusieurs cerveaux (à savoir, par l'intégration de systèmes EEG et TMS dans chaque matière).

Enfin, nous prévoyons que les ordinateurs dans un avenir pas si lointain vont interagir

directement avec le cerveau humain d'une manière fluide, supportant régulièrement et à la fois la

communication ordinateur et cerveau-cerveau.

30

Références bibliographiques

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Arsep fondation.

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[8] Fitzgerald, PB; Hoy, K; McQueen, S; Maller, JJ; Herring, S; Segrave, R; Bailey, M; Been, G;

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[10] Zorn, L; Renaud, P; Bayle, B; Goffin, L (March 2012). "Design and Evaluation of a Robotic

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(pdf) 59 (3): 805–815.

[11] Richter Lars (2013). Robotized Transcranial Magnetic Stimulation. New York: Springer.

ISBN 978-1-4614-7359-6.

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[13] Carles Grau, Romuald Ginhoux, Alejandro Riera, Thanh Lam Nguyen, Hubert Chauvat,

Michel Berg, Julià L. Amengual, Alvaro Pascual-Leone, Giulio Ruffini, Conscious Brain-to-

Brain Communication in Humans Using Non-Invasive Technologies, Published: August 19,

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