Des chercheurs du MIT ont développé « un système pour contrôler les rêves »

Daniel Oberhaus

Daniel Oberhaus

Le Dormio joue sur la transition entre veille et sommeil pour guider les rêves de ses utilisateurs.

Il existe une frontière entre la vie éveillée et les territoires inexplorés du sommeil. Nous la traversons chaque nuit, mais nous nous arrêtons rarement pour nous émerveiller devant l’étrangeté de cet espace liminal. Et si nous le faisons, nous remarquons qu’il est plein d’hallucinations merveilleuses et terrifiantes, comme un mélange intérieur de réalité et de fantasme.

Nous passons habituellement par cet état de demi-sommeil dans les minutes précédant l’endormissement. Nous faisons parfois l’expérience de micro-rêves pendant cette transition, mais leur contenu semble être aléatoire et nous n’en gardons généralement aucun souvenir au réveil. Une équipe de chercheurs dirigée par Adam Horowitz, un étudiant en master au MIT, voudrait changer cela.

Horowitz et ses collègues du MIT Media Lab ont développé un appareil relativement simple appelé Dormio pour se connecter avec cette phase unique du sommeil. Leur hypothèse est que cette période liminale entre la veille et le sommeil est une source de créativité qui se perd dans le vaste océan du repos. L’idée est que si vous êtes capable de sombrer dans cette phase de sommeil et de retourner à un état de conscience sans vous endormir plus profondément, vous tirerez tous les bénéfices du processus de pensée associative intense qui caractérise les étranges micro-rêves qui ponctuent la transition vers le sommeil.

Jusqu’à présent, Horowitz a testé l’appareil sur huit volontaires et constaté qu’il était capable d'allonger la durée de leur phase intermédiaire veille-sommeil, mais aussi d'influencer le contenu de leurs micro-rêves. Autrement dit : ces chercheurs du MIT ont développé un appareil peu coûteux qui permet à ses utilisateurs de se connecter à leur sommeil.

Quand est-on réellement endormi ?

Le bref moment de conscience entre les périodes d'éveil et de sommeil porte le nom technique d'état hypnagogique. Les neuroscientifiques le comprennent mal. En effet, déterminer le moment exact où un individu est complètement endormi est un sujet de discorde chez les chercheurs. Le même débat a lieu autour du moment précis du décès d’un individu : est-ce au moment où le cœur s’arrête de battre, quand la personne perd conscience ou quand les cellules arrêtent de se reproduire ?

Il y a cependant une certitude : l’état hypnagogique est un phénomène naturel auquel nous sommes soumis toutes les nuits.

« L’imagerie et les hallucinations hypnagogiques sont un état normal de conscience dans la transition entre éveil et sommeil » explique Vladas Noreika, un psychologue de Cambridge sans lien avec le projet Dormio, dans un mail à Motherboard. Contrairement à d’autres états de sommeil qui laissent une place à la conscience, notamment le rêve lucide pendant la phase paradoxale, l’état hypnagogique ne nécessite pas de formation spécifique pour être déclenché. C’est un phénomène fréquent qui fait partie du rythme circadien.

Noreika explique : « Les deux grandes questions sont les suivantes : sommes-nous plus créatifs lors de cette phase de conscience et pourquoi, dans certains cas, l’état hypnagogique mène-t-il au rêve à part entière alors que, dans d’autres cas, il entraîne un sommeil sans rêves ? »

L'un des premiers prototypes de gant Dormio. Image : Adam Horowitz/MIT

Définir l’état hypnagogique n'est pas facile. Les personnes qui le traversent manifestent des comportements caractéristiques au sommeil et à l’éveil, de leur perspective comme de celle de personnes extérieures. D’un point de vue technique, l’état hypnagogique survient lors la première phase du sommeil, même si les individus que l’on réveille pendant cette période rapportent parfois qu’ils n’étaient pas endormis ou sont capables de répondre quand on leur adresse la parole. De plus, les personnes réveillées de leur état hypnagogique indiquent souvent avoir eu des hallucinations visuelles ou auditives fortes et des micro-rêves. Cependant, comme le sommeil, le « rêve » et ce qui peut être considéré comme tel font débat parmi les neuroscientifiques.

Ces expériences étranges expliquent pourquoi l’état hypnagogique a été convoité par de nombreux scientifiques et artistes brillants. Thomas Edison, Edgar Allen Poe, Vladimir Nabokov, Mary Shelley, Albert Einstein, Salvador Dali, August Kekule et Richard Wagner ont tous exprimé leur fascination pour l’état hypnagogique et ont affirmé que leur expérience de cette zone intermédiaire de l’esprit leur avait apporté des élans de créativité et de lucidité mentale. L’idée selon laquelle « l’accès conscient à des forces inconscientes sous-jacentes » est la source de la créativité a également été soutenue et reformulée de façon scientifique par le biophysicien titulaire du prix Nobel Eric Kandel dans les années 90.

Dans tous les cas, vous ne serez pas surpris d'apprendre que beaucoup de ces penseurs ont développé une technique pour induire la conscience hypnagogique à volonté afin de profiter de ses bienfaits créatifs.

« J’avais l’impression de n’être nulle part, dans une sorte de no man’s land où toutes ces idées flottent. »

L’exemple le plus célèbre d’état hypnagogique induit délibérément est probablement celui des boules d’acier de Thomas Edison. Selon une histoire sans doute apocryphe, Edison parvenait à se plonger dans un état hypnagogique en s’endormant avec des boules en acier dans la main. Au moment de s’endormir, ses muscles se détendaient et les boules d’acier tombaient au sol, réveillant ainsi Edison grâce au bruit du fracas. Pendant ces micro-siestes, Edison ne s’endormait jamais complètement, mais faisait l’expérience d’hallucinations étranges et d’observations caractéristiques à l’état hypnagogique.

« Tous ces penseurs ont écrit des choses superbes à propos de ce moment de l’esprit. Le monde se dissout mais vous avez conscience de votre descente dans l’inconscience, les souvenirs se mêlent aux hallucinations, explique Horowitz, joint par téléphone. L’état hypnagogique est franchement cool, mais personne n'a encore trouvé de meilleur moyen de l'induire qu'en laissant tomber une boule d'acier. »

Dormio, qui fait partie d’une initiative à plus grande échelle du MIT Media Lab pour se connecter au sommeil, est en substance une version de la technique d’Edison transposée au XXIe siècle.

La machine à rêves

Dormio a connu deux moutures, et Horowitz et ses collaborateurs travaillent sur la troisième en ce moment même. La première génération de Dormio était un simple microcontrôleur Arduino monté sur un gant doté d'un petit détecteur de pression dans la paume. Horowitz avait conçu cette version originale avec ses collègues Ishaan Grover, Sophia Yang et Pedro Reynolds Cuéllar.

Ce dispositif initial fonctionnait simplement. D'abord relié à un électroencéphalogramme, l'utilisateur enfilait le gant avant de s’endormir et serrait le poing pour exercer une pression sur le capteur. Quand les capteurs placés sur sa tête et sa main détectaient que les muscles se détendaient et que les ondes cérébrales changaient, un robot domestique Jibo prononçait une phrase pré-programmée. Cette phrase était censée conditionner le cerveau du dormeur pour modifier le contenu de son rêve.

Malheureusement, l’appareil présentait de nombreux problèmes. Les électroencéphalogrammes sont des appareils onéreux et les signaux qu'ils mesurent sont difficiles à interpréter. De plus, les capteurs placés sur la paume ne présentent que deux options — on ou off — en dépit du fait que l’approche du sommeil est une transition.

Horowitz et ses collègues ont donc conçu une nouvelle version de Dormio qui utilise des capteurs de flexion. Beaucoup plus précis que le capteur placé dans la paume de la première version, ils mesurent la tension musculaire en profondeur. Grâce à eux, les chercheurs peuvent mesuré le « degré d'endormissement » d'un sujet en surveillant sa perte de tonicité musculaire. Ils ont également abandonné l’électroencéphalogramme et se sont rabattus sur des signes vitaux plus simples comme le rythme cardiaque, et ont préféré une application pour smartphone au robot Jibo.

Horowitz explique que la troisième génération de l’appareil fonctionnera en surveillant les mouvements des paupières des personnes endormies. Le but est de rendre Dormio aussi confortable, abordable et non-intrusif que possible pour que les individus s’endorment plus facilement en l’utilisant.

Un chercheur utilise la première version de Dormio. Image : MIT

Horowitz a testé la première version de Dormio sur six volontaires du MIT. Les participants arrivaient au laboratoire en début de soirée et se couchaient sur un canapé pour s’endormir. Alors qu’ils s’endormaient, le robot Jibo leur assénait une de ces deux phrases : « N’oubliez pas de penser à un lapin » ou « N’oubliez pas de penser à une fourchette ». Lorsque le système Dormio détectait qu'un cobaye était sur le point de s'enformir, le robot prononçait son nom et « vous vous endormez ».

C’est l’équivalent d’Edison lâchant ses boules d’acier au sol, mais l’objectif de Dormio n’est pas de réveiller complètement le dormeur. Le système est censé empêcher l’utilisateur de s’endormir plus profondément pour le maintenir dans un état hypnagogique prolongé. Une fois les volontaires plongés dans un état hypnagogique, le robot Jibo leur demandait de décrire leur pensées.

« Nous avons un système exploitable pour contrôler les rêves. »

Selon les résultats d’Horowitz, qui seront présentés cette semaine à la conférence Computer-Human Interface à Montréal, tous les sujets ne se rappelaient pas de ce qu’ils avaient dit au robot. Par contre, tous « se souvenaient avoir visualisé le mot du robot pendant leur rêve, ce qui montre que l'incitation avait réussi et que les stimuli étaient accessibles pendant la phase de rêve. »

« Cela signifie que nous avons un système fonctionnel pour contrôler les rêves » explique Horowitz.

Mais Dormio ne se contente pas de manipuler les rêves. Horowitz voulait savoir si avoir accès à ces micro-rêves déclencherait le « boost » de créativité auquel aspiraient tant Edison et bien d’autres.

Lorsque les sujets d’Horowitz finissaient trois cycles avec Dormio, ils étaient chargés d'accomplir une « tâche d’usages alternatifs », qu’Horowitz décrit comme un test de créativité classique. Comme son nom l'indique, ce test demandait aux participants d’imaginer des utilisations alternatives pour le mot-guide du robot, c’est à dire un lapin ou une fourchette. Les volontaires devaient ensuite écrire une histoire inventive basée sur le mot-guide.

Un cobaye utilise Dormio au MIT. Image : MIT Fluid Interfaces

Bien que la créativité soit notoirement difficile à mesurer de façon objective, les résultats du contrôle et les tests de Dormio ont montré des signes d’élan de créativité parmi les volontaires. Ces derniers ont passé en moyenne 158 secondes de plus à travailler sur leur histoire après avoir fait l’expérience de l’état hypnagogique et cinq des six volontaires ont obtenu un meilleur score après avoir utilisé Dormio que pendant le test de contrôle. Dans des rapports personnels, quatre des six volontaires ont indiqué que les idées générées pendant l’état hypnagogique leur semblaient créatives.

« Les idées ne venaient pas de moi, elles me passaient juste par la tête, écrit un des sujets. J’avais l’impression de n’être nulle part, dans une sorte de no man’s land où toutes ces idées flottent. Cela semblait tout à fait naturel que ces idées existent dans un tel espace. »

« La raison pour laquelle vous obtenez ces différentes façons de traiter ces informations vient du fait que vous n’avez pas exactement le même cerveau au début du sommeil, note Horowitz. Vous perdez une bonne partie de la fonction du lobe frontal, ce qui signifie que vous devenez hyper-associatif, vous perdez le sentiment du « soi », ainsi que la notion du temps et de l’espace. Les participants ont plus de facilités avec la pensée divergente, qui est étroitement liée à des solutions innovantes et inhabituelles auxquelles ils ne prêteraient normalement pas attention. »

Le futur de Dormio

L’idée de se connecter avec nos rêves pour stimuler notre créativité est attirante mais c’est un nouveau domaine de recherche qui nécessite davantage de tests. Horowitz teste actuellement la deuxième version du Dormio sur un plus grand nombre de cobayes dans l'espoir de mesurer son efficacité réelle.

En parallèle, d’autres chercheurs comme Noreika tentent de déceler les mécanismes neuraux qui se cachent derrière l’état hypnagogique. Le phénomène est difficile à cerner car ses manifestations varient : hallucinations, rêves puissants, présence mentale de phrases sans lien avec les pensées de l’individu avant son endormissement.

Image : Oscar Rosello/MIT

« Bien que les mécanismes neuraux n’aient pas été assez étudiés, il semble que le contrôle de l’influx sensoriel exercé par le lobe frontal se relâche en phase de somnolence. Le résultat est la génération d’expériences sensorielles imprévisibles » détaille Noreika.

Reste que l’état hypnagogique semble connecté aux expériences vécues. Cela signifie que certains individus sont plus à même d’éprouver un phénomène linguistique plutôt que des images ou des sons hallucinatoires, par exemple. En 2015, Noreika a conduit une étude de cas : un professeur de lettres à la retraite est venu dans son laboratoire pour dix sessions, pendant lesquelles il s’endormait et rapportait ses expériences pendant la phase d’endormissement. Pendant ces sessions, le professeur a rendu compte d’un état hypnagogique caractérisé par « des intrusions linguistiques intenses, comme par exemple des mots fabriqués à partir de langues étrangères. » Comme le remarque Noreika, « il est possible que des individus sans connaissances approfondies des langues ne fassent pas l’expérience de ces intrusions. »

Horowitz décrit des liens similaires entre les expériences hypnagogiques de ses sujets d’étude lors de leurs sessions Dormio et leurs vies éveillées. Par exemple, quand le mot « fourchette » a été suggéré pour un des volontaires, il a marmonné « les fourchettes sont le colonialisme ».

« Je lui ai demandé de me l’expliquer quand il s’est réveillé, se souvient Horowitz. « Il m’a répondu « C’est parce que chez moi, je mange avec les doigts, et ici, j’utilise un instrument froid et tranchant qui pique la nourriture que j’avale. J’imagine que ça dégage une certaine énergie colonialiste. » Il m’a avoué avoir toujours eu cette opinion des fourchettes sans en être conscient. La possibilité de pouvoir accéder aux facultés cognitives qui vous permettent de vous voir grâce à cette technologie me semble très excitante. »