La science du toucher : pourquoi ce sens est essentiel

C’est la première sensation que nous ressentons lorsque nous naissons : la caresse apaisante des autres. Aujourd’hui, les chercheurs comprennent à quel point les câlins et les poignées de main sont essentiels à notre santé et à notre humanité.

De Cynthia Gorney, National Geographic
Publication 27 juin 2022, 11:41 CEST
Les fibres nerveusesappelées « fibres afférentes C-tactiles », situées dans les bras et le dos, peuvent ...

Les fibres nerveusesappelées « fibres afférentes C-tactiles », situées dans les bras et le dos, peuvent procurer une sensation de bien-être – et un fort sentiment de contact avec autrui – lorsque ces zones sont effleurées ou caressées. Les neuroscientifiques Meghan Puglia et Kevin Pelphrey, de l’université de Virginie, qui étudient les liens éventuels entre une réponse inhabituelle de ces fibres et l’autisme ou d’autres différences de développement, enregistrent l’activité cérébrale de bébés au développement standard, comme Ian
Boardman, 9 mois.

PHOTOGRAPHIE DE Lynn Johnson

Un après-midi de septembre 2018, six ans après l’accident de travail qui lui a coûté son avant-bras et sa main gauches, Brandon Prestwood se tient devant sa femme, entre rire et larmes. Dans le petit groupe réuni autour de lui, un téléphone portable a été brandi pour enregistrer la scène : une jolie femme, un barbu avec une prothèse blanche allant du coude au bout des doigts, et des fils partant d’un ordinateur et passant sous la chemise du barbu pour remonter jusqu’à son épaule.

Soyons précis : les fils passent en réalité à travers sa peau. Autrement dit, Brandon Prestwood – son corps, pas sa prothèse – se retrouve littéralement branché. Dans le cadre d’expériences audacieuses menées par un groupe international de neurologues, médecins, psychologues et ingénieurs bio-médicaux, il a accepté que des chirurgiens de l’université Case Western Reserve de Cleveland, entaillent l’extrémité de son bras gauche et fixent de minuscules conducteurs élec- triques aux nerfs et aux muscles tronqués. Les chirurgiens ont ensuite disposé quatre dizaines de fils très fins à l’intérieur de son bras et à l’extérieur de son épaule. Désormais, chaque fois qu’il enlève le patch qui les recouvre, Prestwood peut voir les fils dépasser de sa peau.

« OK. Il y a des fils électriques. Qui sortent de mon bras », se dit à présent Brandon Prestwood à lui-même.

Depuis quelques mois, il se rend régulièrement à Cleveland pour que des chercheurs l’aident à se servir de la prothèse expérimentale. Issue d’une nouvelle génération de membres artificiels, elle est dotée d’un moteur interne et de doigts équipés de capteurs. Ces dispositifs présentent un grand intérêt pour les spécialistes de la rééducation, mais ce que l’équipe veut surtout étudier, ce n’est pas simplement le contrôle amélioré offert par ces nouvelles prothèses. Ce qui est au cœur de leur recherche quand ils branchent les fils électriques de Brandon à un ordinateur – c’est l’expérience du toucher. Parce que cette interaction essentielle entre la peau,
les nerfs et le cerveau est tellement merveilleuse et complexe – à comprendre, à mesurer et à
recréer d’une manière qui semble... humaine.

Dans le laboratoire de restauration sensorielle, les chercheurs de Case Western Reserve soumettent Brandon Prestwood à des tests. Les résultats se montrent encourageants, notam-
ment quand il a refermé sa main prothétique autour d’un bloc de mousse et qu’il a ressenti
une pression. Un picotement semblant provenir des doigts qu’il n’a plus.

Reliés à un stimulateur informatique, les fils sortant de l’épaule de Brandon Prestwood transportent des signaux vers des électrodes implantées dans la partie supérieure de son bras. Le tout, associé à une prothèse expérimentale, permet à Brandon Prestwood – amputé de l’avant-bras à la suite d’un accident – d’éprouver des sensations tactiles semblant provenir de sa main absente. Le tatouage rend hommage à l’un des deux enfants que lui et sa femme ont perdu à cause d’une infection du liquide amniotique.

PHOTOGRAPHIE DE Lynn Johnson

Amy Prestwood n’avait jamais pu être présente auprès de son mari lors de ces séances. Ce n’est que cet après-midi-là de septembre qu’ils ont pu être ensemble quand il a utilisé la prothèse expérimentale branchée à son épaule.

Brandon conserve sur son téléphone l’enregistrement vidéo de ce qui s’est passé. On voit deux personnes qui se font face dans une grande pièce, hésitantes et maladroites. Brandon
regarde ses pieds, puis ses doigts artificiels et sourit. Avec son bras droit intact, il désigne Amy sur sa gauche, comme pour dire : Viens par ici.

Les publications sur le sens du toucher sont riches en nouvelles données scientifiques, en conjectures et en propositions fantastiques pour l’avenir. Mais il y a quatre secondes, dans cette vidéo, que je veux décrire. Au moment où Amy enroule ses doigts autour de la prothèse de Brandon, celui-ci lève brusquement la tête, écarquille les yeux, bouche bée. Amy le regarde, mais Brandon regarde droit devant lui, sans rien voir. « Je pouvais sentir, m’a-t-il confié. Je sentais quelque chose. Je la touchais, elle. Je pleurais. Je pense qu’elle pleurait aussi. »

En effet, elle pleurait. Le jour où il m’a montré la vidéo, nous étions en pleine pandémie de Covid-19. Tout le monde semblait chercher à savoir comment s’approcher d’autrui, comment se toucher, tout en réduisant la distance.

Peut-être vous souvenez-vous des photos de personnes s’embrassant « en mode pandémie » – à travers des rideaux de douche, ou bien des bâches en plastique suspendues. National Geographic en a publié une particulièrement touchante. Séparées par un film transparent accroché à une corde à linge, une femme et sa fille s’enlacent pour la première fois depuis des mois. Je connais cette sensation : ma propre fille a improvisé quelque chose de similaire, après une saison de rencontres dans l’arrière-cour de la maison, et je me rappelle encore la douceur de cette étreinte. Comme à travers une barrière, oui. Froissée, glissante, plastifiée. Une étreinte au rabais. Mais mon « état de besoin », comme m’a dit Francis McGlone, neuroscientifique à l’université John Moores, à Liverpool (Royaume-Uni), était trop fort pour que je le remarque. « C’est comme un manque de vitamines, a-t-il ajouté. Vous aviez besoin de vous recharger. »

Les neurologues et les psychologues ont maintenant des marqueurs biologiques pour expliquer ce qui semble intuitivement évident pour nombre d’entre nous – à savoir que la plupart des êtres humains ont besoin de la présence physique, du toucher des autres, pour rester en bonne santé. À ce sujet, lisez ceci :

« Le toucher est un aspect fondamental de l’interaction sociale, qui est un besoin humain fondamental. [...] Le toucher social calme la personne qui le reçoit pendant des moments stressants [...], en réduisant les niveaux des hormones du stress, [...] stimule la libération d’ocytocine, un neuropeptide synthétisé dans l’hypothalamus. [...] Des niveaux élevés d’ocytocine sont associés à une confiance accrue, à un comportement coopératif, au partage avec des inconnus, à une lecture plus efficace des émotions des autres et à une résolution plus constructive des conflits. »

Ces quelques lignes sont extraites d’une action intentée au niveau fédéral contre l’isolement carcéral. Les avocats qui ont agi en justice, il y a dix ans, au nom de détenus d’une prison de haute sécurité de Californie ont fait valoir que la pratique de l’isolement menée pendant des années constituait une peine inconstitutionnelle, car cruelle, inhumaine ou dégradante. Le rapport d’expert établi par Dacher Keltner, professeur de psychologie à l’université de Californie, à Berkeley, où il enseigne et supervise des recherches sur la science du toucher, fait désormais partie intégrante du dossier. « C’est notre langage le plus ancien et, pourrait-on dire, le langage fondamental qui régit nos rapports sociaux », m’a-t-il expliqué.

Il voulait parler ici du premier langage apparu au cours de l’évolution. Nous, les humains, avons probablement utilisé la « communication tactile » avant de commencer à comprendre le langage. Et de façon individuelle, pour commencer : on sait aujourd’hui que le toucher est la première sensation perçue par un fœtus. À la naissance et au cours des premiers mois de la vie, c’est le sens le plus important et le plus développé du nourrisson.

L’une des études les plus marquantes et les plus troublantes de la psychologie sur le toucher mettait en scène des bébés, bien que, dans ce cas, il s’agît de singes de laboratoire. À la fin des années 1950, une équipe de l’université du Wisconsin, dirigée par le psychologue Harry Harlow, a retiré des macaques rhésus nouveau-nés à leur mère et les a isolés dans des cages avec deux substituts ayant vaguement la forme d’un singe. L’un était fait de fil de fer nu, l’autre recouvert de tissu éponge. Dans l’une des expériences, seul le substitut en fil de fer distribuait du lait. Les bébés ont appris à se nourrir, mais, dès qu’ils avaient fini de boire – et chaque fois que les scientifiques leur présentaient un horrible monstre mécanique qui remuait la tête –, ils se précipitaient vers leur fausse mère en tissu, agrippant désespérément les morceaux d’étoffe.

Carrie Kubiak (au centre) travaille avec le chirurgien plasticien Theodore Kung pour localiser les endroits où implanter les fils des électrodes dans le bras de Neil Oldham. Chaque équipe expérimentant la restauration du toucher utilise une technique différente. Celle de l’université du Michigan enveloppe les terminaisons nerveuses avec des morceaux de muscle. Elles se développent ensuite dans le muscle, et des fils sont implantés dans les faisceaux enveloppés, de sorte que la stimulation active le muscle et les nerfs.

PHOTOGRAPHIE DE Lynn Johnson

À cette époque, Harry Harlow faisait figure d’hérétique. D’influentes autorités occidentales en matière d’éducation des enfants déconseillaient aux parents de toucher leurs bébés plus que nécessaire. Pour eux, câliner les enfants n’était autre que bienveillance excessive.

D’un point de vue éthique, les expériences de Harlow avec les singes sont inacceptables au regard de la sensibilité moderne, mais, grâce à elles, nous savons maintenant à quel point les autorités de l’époque avaient tort. Les bébés macaques, nos proches cousins dans l’évolution, avaient besoin de ce que Harry Harlow appelait le « confort de contact ». Ce besoin était si fort qu’ils abandonnaient une source de nourriture stable au profit de la douceur d’un contact.

Par la suite, d’autres études ont multiplié les preuves du pouvoir et de la chimie du confort de contact. Ainsi, des scientifiques travaillant sur des rats de laboratoire ont découvert que le fait de manipuler et de caresser doucement les rats est bénéfique pour les rongeurs. Leur capacité d’apprentissage et de gestion du stress s’en trouve améliorée. Le peau à peau apporte des améliorations spécifiques et mesurables sur la santé des bébés humains : sur le rythme cardiaque, le poids ou la résistance aux infections. Les incubateurs néonatals ont été conçus pour maintenir les prématurés et les nourrissons de faible poids de naissance dans un isolement stérile protecteur. Mais certains hôpitaux traitent désormais ces bébés selon la « méthode mère kangourou » : dès que possible après la naissance, les nouveau-nés sont placés contre la poitrine nue de leur mère, plusieurs heures durant.

Les bébés maintenus peau à peau contre leur mère ont un accès permanent et immédiat au lait maternel et peuvent absorber ses micro-organismes protecteurs. Des études menées dans les hôpitaux ont aussi montré qu’un autre adulte peut appliquer temporairement la méthode mère kangourou. La chaleur physique et le toucher d’une mère – ou d’un père ou de toute autre personne attentive qui fait preuve de la délicatesse requise – peuvent maintenir un nouveau-né en vie.

En sortant quatre plaques d’un tiroir de son bureau, Veronica Santos m’a dit : « Touchez-les. Les yeux fermés. »

Voici les informations que mes doigts m’ont livrées, en quelques secondes : quatre plaques, toutes en plastique. Des trous sur l’une. Une bosse sur une autre. Des courbes. Des angles. Un carré en relief de la taille d’un timbre.

Si vous avez l’usage d’au moins une main, entraînez-vous plusieurs fois par jour à ce type d’exercice peau-cerveau instantané. En ce moment, en supposant que vous portez un vêtement, touchez-le : pantalon, chemise, pyjama, peu importe. Mais ne le regardez pas.

C’est exactement ce que m’a fait faire Veronica Santos, une ingénieure qui dirige le laboratoire Biomechatronics de l’université de Californie, à Los Angeles : décrire la texture de la jupe que je portais, sans la regarder. Vous comme moi avons probablement réagi de la même manière : nous avons légèrement déplacé l’extrémité d’un doigt ou deux d’avant en arrière sur le tissu, ou bien l’avons frottée entre le pouce et l’index.

Un jour, j’ai entendu un scientifique expliquer que nous autres humains sommes enveloppés dans « un drap incroyablement complexe, recouvert de capteurs » – la peau, le plus grand
organe de notre corps. Ses couches contiennent des centaines de milliers de cellules réceptrices, réparties de façon irrégulière à la surface du corps et dédiées à diverses tâches. Certaines envoient au cerveau des signaux relatifs à la température ou à la douleur. D’autres semblent être spécialisés pour l’apaisement. Celles, par exemple, qui sont concentrées dans les bras et le dos produisent une sensation agréable sur la peau quand celle-ci est effleurée ou caressée.

Gauche: Supérieur:

Carrie Kubiak, interne, examine Neil Oldham à l’hôpital de l’université du Michigan, avant l’implantation des fils des électrodes. Le chirurgien en chef, Paul Cederna, a marqué la peau qui sera coupée pour cette expérience, qu’il voit comme une « fusion entre l’humain et la machine ».

Droite: Fond:

Après l’avoir laissé récupérer pendant l’été, les chercheurs retrouvent Neil Oldham pour les premiers tests. Sa prothèse n’est pas dotée de capteurs réactifs au toucher – cette phase viendra bientôt. Mais parce que les chirurgiens ont implanté ses électrodes dans des faisceaux de terminaisons nerveuses enveloppées de muscles, Neil Oldham a constaté qu’il avait un contrôle remarquable du cerveau au muscle sur sa main bionique. « Elle a fait ce que je lui demandais de faire, se réjouit-il. J’étais impressionné. »

Photographies de Lynn Johnson

Certains récepteurs envoient au cerveau les informations qui nous aident à savoir ce que nous touchons, ce que nous faisons et ce que utilisons. Ce sont les mécanorécepteurs. Leur densité est particulièrement élevée dans la peau de la paume de la main et du bout des doigts. Ils travaillent pour vous – encore une fois, si vous avez l’usage d’au moins une main – en ce moment même. Vous avez tourné les pages de ce magazine avec vos doigts, n’est-ce pas ? Essayez maintenant de replier une page. Puis, les yeux fermés, passez le doigt le long de ce pli, à la surface lisse du verso de la page. Laissez ensuite vos doigts trouver les coins des pages, la couverture, la tranche du magazine.

C’est fait ? Bien. Il vient de se passer énormément de choses de votre main à votre cerveau. La pression sur le bout de vos doigts, la petite déformation que cela entraîne à leur surface, les vibrations que vous n’avez pas remarquées quand votre doigt glissait sur les pages – chacun de ces minuscules changements sur votre peau recouverte de capteurs stimulait ses mécanorécepteurs. Quatre variétés de ces récepteurs du toucher ont été identifiées, chacune avec sa propre spécialité. Par exemple, les mécanorécepteurs sensibles aux vibrations se sont activés quand le bout de vos doigts se déplaçait sur le papier et le tissu. Les nerfs transportent ces signaux de la peau jusqu’au cerveau, qui les trie et les comprend instantanément : Doux ! Une autre sorte de doux ! Du jean ! Du velours côtelé !

Bien sûr, rien de tout cela ne se produit de façon isolée. Le contexte – les odeurs, les sons, la mémoire – affecte l’ensemble. Je sais que c’est du velours côtelé parce que j’ai appris il y a longtemps à quoi ressemble le velours côtelé. C’est pourquoi, selon le contexte, le contact de la main d’une autre personne peut être plaisant ou repoussant. « L’intégralité de notre perception se construit sur la base de notre expérience, tout au long de la vie », explique ainsi Dustin Tyler,  ingénieur biomédical à l’université Case Western Reserve. « Le système avec lequel nous travaillons » – c’est-à-dire l’interaction entre les récepteurs, les nerfs et le cerveau – « est en permanence en train d’absorber des informations, de les classer, de les associer, d’en tirer des conclusions, et de nous créer. Il n’y a ni début ni fin à cela. C’est ce à quoi nous essayons d’accéder. »

Dustin Tyler dirige l’équipe multidisciplinaire qui travaille avec Brandon Prestwood et huit autres patients. Je lui ai demandé comment il était passé d’un diplôme d’ingénieur à des expériences de restauration sensorielle. Pour lui, « l’ingénierie électrique, c’est génial », absolument comme les réseaux neuronaux. Et, après tout, les réseaux neuronaux fonctionnent grâce à l’électricité interne du corps : des impulsions électriques transportent les signaux vers le haut et vers le bas des nerfs. « J’étais fasciné par le cerveau, a-t-il ajouté. Je m’étonne encore chaque jour quand je vois comment fonctionne la machine avec laquelle nous bougeons. »

Le mariage des neurosciences et de l’ingénierie ne date pas d’hier. Pendant les années 1960 et 1970, par exemple, les scientifiques ont commencé à utiliser avec succès la stimulation électrique et les électrodes, implantées de façon chirurgicale ou fixées sur la peau, pour activer les muscles de patients paralysés. Avant sa retraite, l’épouse de Dustin Tyler, Joyce, était ergothérapeute. Son travail auprès de patients ayant subi une amputation a attiré son attention sur un défi comparable pour la neuro-ingénierie du XXIe  siècle : qu’en est-il du toucher ? Dans leur quête du « quasi naturel », un terme parfois utilisé lorsque de nouvelles technologies sont intégrées dans de nouveaux types de prothèse, les chercheurs pourraient-ils faire en sorte que ces prothèses soient également perçues comme naturelles ? Est-ce qu’un dispositif comprenant des capteurs intégrés associés à des électrodes implantées pourrait permettre à un patient amputé d’avoir une sensation de toucher similaire à celle éprouvée avec une partie vivante de son corps ?

D’après des études menées à l’université Case Western Reserve et dans une demi-douzaine d’autres centres de recherche, la réponse est oui.  Enfin, presque. « Nous avons constaté que c’est un défi pour tous nos patients. Quand on leur demande quel mot ils utilisent, c’est “picotement” qui revient le plus souvent. La plupart du temps, ils n’ont aucun cadre de référence. Cela ne ressemble à rien de ce qu’ils ont ressenti avant », explique Dustin Tyler.

C’est comme une goutte d’eau froide, lui a dit un patient. Ou cette sensation de fourmillements éprouvée quand le membre engourdi se réveille. « J’utilise parfois le mot “vibration”, mais c’est presque trop fort, m’a raconté Brandon Prestwood. C’est comme si quelqu’un, avec la pointe d’une aiguille, sans essayer de piquer ma peau, se contentait de la toucher. »

Chaque centre expérimente sa propre configuration d’implants et de prothèses. Voici l'idée centrale :  les nerfs d’un patient qui a été amputé – comme Brandon Prestwood, qui a perdu tout son avant-bras – sont tronqués dans la partie restante. Mais ils sont encore capables d’envoyer des signaux que le cerveau perçoit comme provenant du membre manquant, ce qui peut être une des causes des sensations des membres fantômes.

L’opération terminée, douze broches – contenant chacune deux fils – traversent la peau du haut du bras de Neil Oldham. Les chercheurs espèrent que la stimulation de ses nerfs et de ses muscles fonctionnera finalement avec les capteurs placés dans une prothèse, pour envoyer des signaux que le cerveau percevra comme venant de la main disparue. « La régénération des membres, ce serait l’idéal, déclarait Neil Oldham quelques jours plus tôt. Je suis un rêveur. »

PHOTOGRAPHIE DE Lynn Johnson

L’astuce consiste donc à rétablir la signalisation. Les capteurs intégrés dans les prothèses expérimentales peuvent convertir le contact avec une surface – une prothèse de doigt touchant le dessus d’une table, par exemple – en signaux électriques. Ces signaux envoient des données à un ordinateur qui détermine les nerfs à stimuler pour que le cerveau perçoive le toucher à l’endroit approprié – index ? pouce ? deuxième phalange de l’annulaire ? L’ordinateur envoie des impulsions le long du câblage  implanté dans le patient jusqu’à une électrode,laquelle stimule le nerf indiqué, qui transmet des impulsions électriques biologiques le long des nerfs. Le tour est joué : une information sensorielle transite vers le cerveau.

Pour les participants volontaires, jusqu’à présent une vingtaine dans des hôpitaux de recherche américains et européens, le processus exige de la patience : car, après une importante opération chirurgicale, il faut passer de nombreuses heures dans des laboratoires à répondre à des questions, tout en étant relié à un ordinateur : « Où ressentez-vous ça ? », « Et maintenant ? ». Brandon Prestwood, comme d’autres participants, m’a confié avoir signé avant tout pour avoir la chance d’aider les scientifiques à apprendre comment la technologie progresse – et pour que d’autres personnes amputées puissent un jour porter un membre quasi naturel qui leur procure une sensation réelle.

« Je voulais juste voir si je pouvais faire avancer les choses », m’a ainsi déclaré Keven Walgamott, un agent immobilier dont le bras et le pied droits ont été partiellement amputés. En 2016, il a passé plus d’un an en tant que volontaire pour une recherche à l’université de l’Utah : il s’est vu temporairement implanter des électrodes, dont certaines développées sur place.

Dans le laboratoire, relié à un ordinateur, Keven Walgamott portait une des nouvelles prothèses sensorielles – baptisée « Luke », pour « Life Under Kinetic Evolution » (la vie sous le signe de l’évolution cinétique), mais aussi comme Luke Skywalker, le Jedi de Star Wars qui perd sa main après un coup de sabre laser dans un combat contre Dark Vador. À la fin de L’Empire contre-attaque, Luke possède une prothèse qui peut apparemment tout faire, y compris avoir des sensations. Si vous tapez « œufs Walgamott » ou « raisins Walgamott »  sur un moteur de recherche, vous pourrez voir Keven Walgamott porter la Luke dans un laboratoire de l’Utah : concentré, le visage grave, il effectue des tâches simples qui sont presque impossibles pour des mains privées du sens du toucher. Il soulève un œuf cru dans sa coquille, le dépose doucement dans un bol. Il tient une grappe de raisin avec sa vraie main, ferme un pouce et un doigt prothétiques autour d’un seul grain de raisin, et le détache sans l’écraser. Des clips vidéo provenant d’autres centres de recherche montrent d’autres de ces petites victoires : à Case Western Reserve, un homme aux yeux bandés réussit avec des doigts prothétiques sensibilisés à pincer et à arracher des queues de cerises ; en Suède, un patient de Chalmers s’active dans son garage à l’aide d’outils maniés à la fois par sa main prothétique et par sa main naturelle.

On a l’impression qu’il observe le sol, mais ce robot à quatre pattes n’a aucun sens visuel. Il se déplace avec agilité sur un terrain accidenté, en partie parce que son intelligence artificielle répond à des signaux complexes envoyés par des coussinets de pression d’air sur ses pieds. « C’est grâce au toucher qu’il voit un obstacle », explique Ashish Kumar, étudiant diplômé en ingénierie à l’université de Californie, à Berkeley. Ici, Ashish Kumar pousse le robot, construit dans le cadre d’une collaboration entre scientifiques.

PHOTOGRAPHIE DE Lynn Johnson

Mais ce que beaucoup de ces volontaires souhaitent avant tout ressentir, c’est le contact de la peau humaine. « J’ai été étonné de voir à quel point ils étaient nombreux à chercher simplement le contact, m’a précisé Dustin Tyler. Ce n’était pas fonctionnel. Mais juste : “Je veux tenir la main de ma femme”. »

Quand j’ai demandé à Brandon Prestwood, après m’être excusée pour l’indélicatesse de ma question, pourquoi il était si important de sentir les doigts d’Amy autour de sa main gauche manquante, alors que sa main droite, intacte, était là depuis le début. Il ne s’en est pas offusqué. Il lui était difficile de trouver les mots, m’a-t-il avoué. Finalement, il y est parvenu: ça l’a fait se sentir entier. « Pendant six ans, je n’ai pas tenu la main de ma femme avec ma main gauche et, là, j’ai pu le faire. Il y a une émotion qui accompagne toute forme de contact. C’est... c’est se sentir entier. »

Comment expliquer la joie de toucher un être cher quand ce que l’on perçoit ressemble à une piqûre d’épingle ? Et si, dans de bonnes conditions, un certain type de choc transmis au cortex peut être enregistré comme une pression de doigts humains, pourrait-on le transposer au cas d’individus séparés par la distance? « Comment pourrait-on faire ?, s’est dit Dustin Tyler. Cela va bien au-delà du domaine de la prothétique ! »

Ce qui nous ramène à Veronica Santos, dans son laboratoire rempli de robots à Los Angeles. « Biomécatronique », comme son nom l’indique, est un mélange de biologie et de mécanique, et l’ingénieure s’est spécialisée dans le développement de capteurs pour les mains des robots. Une grande partie de son travail est destiné à rendre ces machines plus utiles dans les milieux médicaux et les lieux dangereux pour les humains, comme les fonds marins. Mais, il y a trois ans, elle a commencé à travailler avec Dustin Tyler sur des expériences de « toucher à distance ». Imaginez un peu : une personne à Los Angeles, l’autre à Cleveland. Qui tentent de se serrer la main, à plus de 3 000 km de distance.

Un robot participe à l’expérience. Les deux chercheurs ont décidé de m’y connecter pour jouer le rôle de l’extrémité de Cleveland. Les scientifiques, en général, y pensent depuis des dizaines d’années : un individu dans un lieu donné reçoit ce qui ressemble à un contact physique d’un autre individu ou d’un objet situé ailleurs. Si vous avez déjà senti un téléphone portable vibrer, vous connaissez l’expérience : c’est un signal sans fil provenant d’un autre endroit. Il actionne un minuscule moteur qui active les mécanorécepteurs situés dans la peau.

Margaret Malarney était une athlète de 14 ans avant de subir un traitement contre le lymphome en 2020. Une hémorragie interne semblait avoir dévasté son cerveau. Ses parents, John et Kate Malarney, se sont préparés au deuil – jusqu’à ce que, alors que Kate la tenait dans ses bras, Margaret prononce son propre prénom. Aujourd’hui, l’adolescente fait des progrès dans des classes spéciales et bénéficie d’un protocole de rééducation qui inclut de nombreuses séances de contact physique. Ici, Margaret travaille sur sa colonne vertébrale avec Polly Manke, spécialiste du mouvement (à gauche).

PHOTOGRAPHIE DE Lynn Johnson

C’est le mot « haptique », du grec haptikos, « capable de saisir », qui désigne cette fonction. Toute technologie conçue pour déclencher des sensations tactiles est donc haptique. Aujourd’hui, il est possible d’acquérir des gants de réalité virtuelle, à porter avec des lunettes de réalité virtuelle. Ils sont conçus pour que vos doigts et vos paumes ressentent une sorte de
contact lorsque vos mains virtuelles touchent des objets virtuels. Vous voyez un mur dans la pièce virtuelle affichée par vos lunettes. Quand vous levez la main, votre main virtuelle se place contre le mur et une force dans les gants la repousse pour créer l’illusion que vous ne pouvez pas passer à travers le mur. Ou alors vos doigts virtuels touchent un tracteur virtuel dans un champ virtuel, et vos doigts réels sentent les vibrations du moteur.

Les amateurs de jeux vidéo constituent actuellement le plus grand marché pour ces gants – qui sont aussi utilisés pour rendre plus réalistes les appareils de formation par réalité virtuelle,comme les simulateurs de vol.

Mais, comparée à la symphonie que constitue le toucher humain naturel, la technologie a encore du chemin à parcourir. La métaphore n’est pas de moi, mais de trois scientifiques qui essayaient de me faire comprendre la coordination digne d’un orchestre derrière les sensations que nous prenons pour acquises. « Je me contente de cet incroyable matériel technique, mais, finalement, il ne s’agit que de bricolage avec lequel j’essaie de recréer ce que mon petit neveu a reçu à sa naissance, il y a neuf mois, a reconnu Veronica Santos. Je me sens très humble par rapport à tout cela. »

Le jour où j’ai tenté de sentir le contact de ses doigts à huit États de distance, l’ingénieure portait un t-shirt, un jean et un masque contre la Covid-19. J’ai pu la voir, en direct et en 3D, à travers les lunettes de réalité virtuelle. Tout à coup, elle a basculé sur le côté, hors de ma vue. Qu’est-ce que je voyais maintenant ? Le sol. Un pied du bureau, deux pieds dans des chaussures. Les pieds de Veronica ! J’ai levé les yeux avec mes lunettes. « Salut ! », m’a-t-elle lancé.

En réalité, c’est un robot juché sur des roulettes qu’elle venait de saluer. Un robot contrôlé à distance qui, après avoir buté sur le mobilier du laboratoire de Los Angeles, s’était finalement arrêté pour pointer sa caméra vers elle. Pour utiliser le jargon des chercheurs, « j’incarnais » ce robot, voyant à travers ses yeux, entendant à travers son microphone, et titubant comme un ivrogne à cause de l’humain qui le pilotait maladroitement depuis Cleveland.

À l’ère des drones, cela n’a rien de vraiment extraordinaire. L’aspect inédit de ce qui venait de se produire, c’était ma main droite, qui incarnait (de nouveau ce terme) la main en métal et en plastique du robot à roulettes de Los Angeles. Deux disques métalliques étaient accrochés à la paume de ma main gantée et à mon index. Des fils connectaient ces disques à un ordinateur du laboratoire relié par Internet au robot, dont les doigts étaient équipés de capteurs tactiles. Chaque fois que le robot touchait une surface, les capteurs envoyaient des impulsions à son cerveau robotique–son ordinateur. Ces impulsions ont traversé le pays, via les câbles du laboratoire jusqu’aux disques de ma main, à travers ma peau, puis le long de mes nerfs jusqu’à mon cortex somatosensoriel.

Brandon Prestwood parlait de vibration, mais en plus faible. Comme la pointe d’une aiguille. C’était le mot juste – plus une pression contre mes doigts lorsque j’ai, ou plutôt, le robot, refermé ma main autour du verre à vin en plastique sur la table à côté de Veronica Santos. L’expérience avait été imaginée pour suggérer que deux personnes célébraient à distance un accord commercial en trinquant et en se serrant la main. Je n’ai pas réussi à porter un toast – le robot n’arrêtait pas de faire tomber le verre. Mais le chercheur dont j’avais temporairement pris la place, Luis Mesias, un étudiant diplômé de  Case Western Reserve, était beaucoup plus habile dans l’art du contact à distance. Il avait appris à manœuvrer sa main gantée de façon suffisamment experte pour prendre le verre situé à Los Angeles par le pied et le choquer contre un verre que son homologue avait soulevé. À Cleveland, il a senti le petit choc. Tchin.

Incarnant le robot du laboratoire de Veronica Santos, Luis a épluché une banane à distance. Et pressé, toujours à distance, un tube de dentifrice, avec la précision de qui s’apprête à se brosser les dents. Si l’on donne assez de temps à la recherche, on peut imaginer un avenir où le toucher sera transmis de manière aussi vivante que la vue et l’ouïe dans le télé-tout: travail, voyages, achats, réunions de famille. Lots de consolation : la sexualité. Ou les soins médicaux qui nécessitent le contact d’un praticien. Peut-être que dans le métavers, ce lieu de rencontre virtuel qui est en train de passer de la science-fiction aux modèles économiques des entreprises, quelque chose que nous enfilerons sur nos corps réels – des gants, un costume, n’importe quoi – convaincra notre cerveau que nous sommes vraiment en train de vivre en tant que personnes virtuelles, animaux virtuels, choses virtuelles.

Peut-être. Si je n’avais pas regardé le visage de Veronica Santos lors de la poignée de main... Si je n’avais pas serré sa vraie main et marché à ses côtés à Los Angeles, me familiarisant avec le timbre de sa voix... Dans un autre contexte, je veux dire, la soudaine sensation de vibration et de piqûre d’aiguille sur ma peau n’aurait en rien évoqué l’étreinte de doigts humains. Mais ça m’a un instant coupé le souffle. Je pouvais voir son visage, quand elle a posé sa main nue sur celle du robot. Longtemps après, j’ai pensé à Brandon et Amy Prestwood, et à la solidité des bras de ma fille contre cette barrière de plastique et à quel point l’esprit peut mélanger une histoire et un décor aux influx qui se propagent le long des nerfs humains.

Un simple contact avec la peau déclenche des messages neuronaux si complexes que les scientifiques commencent à peine à savoir les reproduire. Des chercheurs de l’université Johns Hopkins explorent une approche qui utilise l’e-dermis, un matériau fait de couches réagissant à la pression. Fixé à une prothèse, celui-ci aide à convertir le contact avec une surface en une sensation traduite par le cerveau comme un toucher.

PHOTOGRAPHIE DE Mark Thiessen

Il y a deux ans, au cours des premières semaines du confinement, un pasteur m’a parlé de ses premiers services dominicaux sur Zoom. Ce qui manquait le plus à ses fidèles, disait-il, c’était le message de paix – ces mots murmurés « Que la paix du Christ soit avec vous » et la rapide poignée de main échangée entre deux personnes sur les rangées de bancs. À ce moment-là, il ne nous est venu à l’esprit ni à l’un ni à l’autre de nous interroger sur l’aspect  biologique de ce contact, une déformation des cellules de la peau de deux secondes, qui fait que les humains se sentent connectés les uns aux autres et à leur Dieu.

Les diagrammes neuronaux désormais collés aux murs de mon bureau comportent de nombreuses notes explicatives – sites récepteurs, conduction des impulsions, et ainsi de suite. Quand j’ai demandé à Dustin Tyler quelle part de tout cela pourrait éventuellement être reproduite par la bio-ingénierie – autrement dit, quelle part de la symphonie, via des électrodes corporelles et des ordinateurs ? – il m’a interrompue avant que je termine de poser ma question. « “Reproduire” est un terme dangereux, m’a avertie le chercheur. Nous nous battons  beaucoup avec ça. Nous ne disposons pas de vrais organes, qui seraient nécessaires pour reproduire le schéma naturel. Aussi utilisons-nous généralement le terme “restaurer”. »

Voici la définition trouvée dans mon dictionnaire, une édition reliée en toile rouge, donnée par ma grand-mère il y a longtemps : « Restaurer : réparer, reconstruire, remettre en état. » Bien sûr, mon téléphone portable contient des dictionnaires plus récents, mais je conserve toujours ce gros volume à portée de main. Tout simplement parce que le fait de passer ma main sur sa couverture usée envoie à mon cerveau une histoire qu’il comprend.

J’ai regardé Brandon Prestwood parler devant des scientifiques. Cela le stresse toujours un peu, m’a-t-il confié, mais il a appris à leur dire simplement ce qui lui est arrivé et à remarquer leur attention renouvelée quand il arrive au moment de la sensation de la main d’Amy.

« Dans l’un de mes discours, j’ai évoqué l’histoire de ce militaire resté en Afghanistan ou ailleurs pendant un an», m’a-t-il raconté l’une des dernières fois que nous avons parlé. Il s’agissait d’un militaire fictif, en réalité, et Brandon Prestwood était juste en train d’improviser, imaginant jusqu’où l’expérimentation pourrait mener. « Et avant qu’il parte, sa femme est tombée enceinte, il n’a jamais vu sa fille, mais il est capable de tendre la main et de la toucher grâce à ce système, en quelque sorte. Ça pourrait aussi être l’histoire de cet homme d’affaires qui n’est pas rentré chez lui depuis six mois. Ou encore de cette photographe de National Geographic qui est partie en Côte d’Ivoire. »

Il parlait de Lynn Johnson, dont les photos illustrent cet article et qui a passé du temps avec Brandon et Amy Prestwood dans leur maison de Hickory, en Caroline du Nord. Elle avait évoqué un travail imminent en Afrique, m’a raconté Brandon, et il imaginait la photojournaliste avec un bagage futuriste contenant une version en vente libre d’électrodes de stimulation nerveuse et de capteurs tactiles, avec une installation similaire au domicile de son père veuf, en Arizona. « Juste pour pouvoir donner et recevoir un geste rassurant. »

Article publié dans le numéro 273 du magazine National Geographic. S'abonner au magazine

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