Un faisceau invisible au cœur du cerveau

Et si l’on pouvait agir sur la conscience sans ouvrir le crâne, simplement en dirigeant des ultrasons vers une région située au centre du cerveau ? L’idée pourrait sembler relever de la science-fiction. Pourtant, plusieurs équipes commencent à utiliser des ultrasons focalisés de faible intensité pour modifier temporairement l’activité de structures cérébrales profondes. En 2025, une expérience menée chez des volontaires sains a franchi une étape importante : en ciblant différentes parties du thalamus, des chercheurs sont parvenus à modifier la manière dont les participants percevaient des images à peine visibles. Pour la première fois, il devenait possible de ne plus seulement observer une région associée à la conscience, mais d’intervenir directement sur son fonctionnement et de regarder ce qui change.

Cette expérience ne signifie pas que les chercheurs peuvent « allumer » ou « éteindre » la conscience humaine à volonté. Les participants étaient parfaitement éveillés. Mais elle apporte quelque chose de particulièrement précieux en neurosciences : un début de preuve causale. Si modifier précisément une région change ce que nous percevons consciemment, cette région ne se contente peut-être pas d’accompagner la conscience ; elle participe à sa construction.

Le thalamus, ce carrefour enfoui sous le cortex

Lorsqu’on parle de conscience, l’attention se porte souvent sur le cortex, cette couche plissée qui recouvre le cerveau. Pourtant, beaucoup plus profondément se trouve une structure de quelques centimètres : le thalamus. On peut l’imaginer comme une immense gare de correspondance. Une partie des informations provenant de nos yeux, de nos oreilles ou de notre corps y transite avant d’atteindre le cortex. Mais le thalamus n’est pas un simple relais passif. Il entretient des échanges permanents avec de vastes régions cérébrales impliquées dans l’attention, la mémoire, la prise de décision et l’éveil.

Toutes ses parties n’ont d’ailleurs pas la même fonction. Certains noyaux sont spécialisés dans le traitement d’un type particulier d’information. D’autres communiquent beaucoup plus largement avec le cortex. Le thalamus central est notamment relié aux systèmes cérébraux qui maintiennent l’éveil et permettent aux différentes régions du cerveau de fonctionner ensemble. Des lésions de certaines zones thalamiques peuvent provoquer de profonds troubles de la conscience, tandis que leur activité semble changer entre l’éveil, le sommeil, l’anesthésie et certains états pathologiques. Une étude publiée fin 2025 sur 23 patients souffrant de troubles sévères de la conscience a ainsi montré que certaines caractéristiques électriques du thalamus central étaient fortement associées aux trajectoires de récupération après stimulation cérébrale profonde.

D’où une question simple : et si le thalamus était l’une des pièces permettant au cerveau de rendre une information consciente ?

Comment « viser » le cerveau avec du son ?

Les ultrasons sont des vibrations mécaniques, comme le son, mais dont la fréquence est trop élevée pour être entendue par l’oreille humaine. On les connaît surtout grâce à l’échographie. Ici, leur utilisation est différente : plusieurs ondes sont concentrées vers une zone précise, un peu comme une loupe concentre les rayons lumineux vers un même point.

À faible intensité, l’objectif n’est pas de chauffer ni de détruire le tissu cérébral. Les vibrations peuvent modifier temporairement l’activité des neurones. Le mécanisme exact reste encore étudié, mais plusieurs pistes impliquent notamment les propriétés mécaniques des membranes cellulaires et certains canaux ioniques sensibles aux forces physiques.

L’intérêt est considérable. Des techniques comme la stimulation magnétique transcrânienne permettent déjà de perturber temporairement certaines régions du cortex, mais elles atteignent difficilement avec précision les structures situées plusieurs centimètres sous la surface. La stimulation cérébrale profonde peut, elle, atteindre le thalamus avec une grande précision, mais elle nécessite l’implantation chirurgicale d’électrodes. Les ultrasons offrent une troisième voie : atteindre des structures profondes sans opération. Des systèmes récents sont même capables de concentrer l’énergie dans de très petits volumes cérébraux tout en observant leurs effets par IRM fonctionnelle.

Une expérience aux frontières de la perception

Dans l’étude publiée en novembre 2025 dans Nature Communications, les chercheurs ont recruté 60 adultes en bonne santé ; 54 ont finalement été inclus dans les analyses. Pendant l’expérience, les participants devaient reconnaître des objets présentés très brièvement et dans des conditions volontairement difficiles. Les images se situaient près de leur seuil de perception : suffisamment visibles pour être parfois reconnues, mais suffisamment ambiguës pour qu’elles puissent également échapper à la conscience.

C’est précisément ce genre de situation qui intéresse les chercheurs. Si une image est parfaitement visible, presque tout le monde la reconnaît et il devient difficile de mesurer une petite modification de la perception. À proximité du seuil, en revanche, une légère variation dans le fonctionnement cérébral peut faire la différence entre « j’ai vu quelque chose » et « je n’ai rien identifié ».

Les scientifiques ont dirigé les ultrasons vers quatre zones différentes du thalamus. Le résultat le plus intéressant concernait une partie ventro-antérieure particulièrement riche en cellules dites « matrix », dont les connexions se distribuent largement vers des réseaux corticaux de haut niveau. Sous certains paramètres de stimulation, les participants devenaient plus sensibles pour détecter les objets présentés.

Autrement dit, agir sur une minuscule région profondément enfouie dans le cerveau avait modifié ce qui parvenait jusqu’à leur expérience perceptive.

La conscience n’est probablement pas un interrupteur

Il serait toutefois trompeur d’en conclure que les chercheurs viennent de découvrir le « bouton ON/OFF » de la conscience.

La conscience possède au moins deux dimensions qu’il faut distinguer. Il y a d’abord le niveau de conscience : être éveillé, endormi, anesthésié ou plongé dans un état de conscience minimale. Et il y a le contenu de la conscience : ce que nous voyons, entendons, ressentons ou pensons à un instant donné.

L’expérience de 2025 s’intéressait surtout à cette seconde dimension. Les volontaires étaient éveillés ; les chercheurs modifiaient leur capacité à percevoir consciemment un stimulus visuel très faible. Elle montre donc que certaines régions thalamiques participent causalement à la perception consciente, pas que des ultrasons peuvent réveiller instantanément une personne dans le coma.

Mais le lien entre les deux questions est justement ce qui rend ces recherches passionnantes.

Et chez les patients qui ne répondent plus ?

Depuis plusieurs années, des équipes tentent en effet d’utiliser les ultrasons sur le thalamus de personnes souffrant de troubles prolongés de la conscience après une lésion cérébrale. Dès 2016, une première intervention expérimentale avait été réalisée chez un patient gravement cérébrolésé. D’autres petits travaux ont suivi, notamment chez des patients en état de conscience minimale ou d’éveil non répondant.

Les résultats sont intrigants mais restent difficiles à interpréter. Chez ce type de patients, l’état neurologique peut fluctuer et certaines récupérations peuvent survenir spontanément. Quelques cas spectaculaires ne suffisent donc pas à établir que les ultrasons ont réellement provoqué l’amélioration.

Une étape supplémentaire a néanmoins été franchie en 2026. Dans une prépublication qui n’a pas encore la valeur d’un essai clinique confirmé par réplication indépendante, une équipe de UCLA a rapporté les résultats obtenus chez 16 personnes vivant depuis plusieurs années avec un trouble chronique de la conscience. Après une séance d’ultrasons ciblant le thalamus central, les auteurs ont observé une amélioration moyenne des scores comportementaux utilisés pour évaluer les signes de conscience, accompagnée de modifications de l’EEG et du métabolisme cérébral. Aucun événement indésirable grave n’a été rapporté.

Le résultat est encourageant. Mais l’étude était ouverte et sans groupe placebo : tout le monde savait qu’un traitement était administré. Elle ne permet donc pas encore d’affirmer que les ultrasons réveillent des patients atteints de troubles de la conscience. Les auteurs eux-mêmes présentent ces données comme une étape justifiant un essai randomisé contrôlé.

Pourquoi stimuler le thalamus pourrait-il changer quelque chose ?

Pour comprendre l’hypothèse, imaginons le cerveau comme un immense orchestre. Les régions corticales seraient les différents groupes d’instruments. Certaines traitent les formes, d’autres les sons, le mouvement, les souvenirs ou les décisions. Mais pour qu’une expérience consciente cohérente apparaisse, ces groupes ne peuvent pas simplement jouer chacun de leur côté : leur activité doit pouvoir circuler, s’influencer et se coordonner.

Le thalamus pourrait participer à cette coordination.

Il entretient des boucles de communication permanentes avec le cortex. Lorsque son fonctionnement est profondément perturbé, l’ensemble du réseau cérébral peut perdre une partie de sa capacité à échanger efficacement. Plutôt qu’un interrupteur unique, le thalamus ressemblerait donc davantage à un chef d’aiguillage permettant à de vastes réseaux de rester disponibles les uns pour les autres.

Les observations réalisées chez des patients implantés avec des électrodes profondes renforcent cette idée. Dans l’étude de 2025 portant sur 23 patients, huit avaient retrouvé après un an des capacités de traitement du langage considérées comme une récupération de la conscience. Des signatures particulières de l’activité thalamique, notamment dans certaines oscillations, distinguaient fortement les trajectoires de récupération.

Cela ne signifie toujours pas que « la conscience se trouve dans le thalamus ». Une télévision ne contient pas son programme dans son bouton d’alimentation. De la même manière, une structure indispensable au maintien de la conscience n’est pas nécessairement l’endroit où toute l’expérience consciente serait produite.

Passer de la corrélation à la causalité

C’est là que les ultrasons pourraient changer profondément la recherche sur la conscience.

Pendant longtemps, l’essentiel des neurosciences de la conscience a consisté à comparer des cerveaux : que se passe-t-il lorsqu’une personne voit un stimulus plutôt que lorsqu’elle ne le voit pas ? Quelles régions s’éteignent sous anesthésie ? Quels réseaux sont préservés chez certains patients considérés comme non répondants ?

Ces méthodes permettent d’identifier des corrélations. Mais si une zone s’active chaque fois que nous percevons quelque chose, cela ne prouve pas qu’elle produit cette perception. Elle pourrait simplement recevoir l’information après coup.

Pour établir un rôle causal, il faut pouvoir modifier cette zone et vérifier si l’expérience change.

C’est précisément ce que permettent les nouvelles techniques de neuromodulation. La stimulation cérébrale profonde l’avait déjà rendu possible, mais au prix d’une intervention chirurgicale. Les ultrasons pourraient permettre de réaliser le même type d’expériences de manière temporaire et non invasive, jusque dans des régions profondes jusqu’ici très difficiles à atteindre. Une autre étude de 2025 a ainsi présenté un système comportant 256 émetteurs capables de cibler très précisément de petits noyaux thalamiques et de mesurer les changements produits dans les réseaux qui leur sont connectés.

Peut-on vraiment « réveiller » une conscience ?

Pas aujourd’hui au sens où l’on appuierait sur un bouton et où une personne plongée dans un coma prolongé ouvrirait soudain les yeux en retrouvant immédiatement son expérience antérieure.

Mais la question n’est plus totalement fantaisiste.

Nous savons désormais que des ultrasons peuvent atteindre le thalamus humain et modifier de façon mesurable le fonctionnement de circuits cérébraux profonds. Nous savons qu’en modulant certaines de ses régions, il est possible de changer la sensibilité de la perception consciente chez des personnes éveillées. Nous disposons également de premiers résultats cliniques suggérant que la stimulation thalamique pourrait influencer certains signes comportementaux et physiologiques chez des patients souffrant de troubles de la conscience.

Ce qui manque encore est essentiel : de grands essais contrôlés, des réplications indépendantes, une compréhension précise des doses et des zones à stimuler, ainsi qu’une démonstration que l’amélioration observée correspond réellement à une restauration durable de capacités conscientes.

Une nouvelle manière d’interroger le mystère

L’enjeu dépasse donc largement la mise au point d’un éventuel traitement. Les ultrasons pourraient devenir une sorte de sonde expérimentale de la conscience.

Au lieu de demander seulement « quelle région s’active lorsque je vois ? », les chercheurs peuvent commencer à poser une question beaucoup plus puissante : « si je modifie temporairement cette région, mon expérience du monde change-t-elle ? »

Chaque réponse permet de réduire progressivement l’espace des hypothèses.

Peut-être découvrirons-nous que le thalamus constitue une condition indispensable pour permettre au cortex de maintenir une expérience consciente unifiée. Peut-être certaines de ses régions jouent-elles plutôt le rôle de régulateurs de l’attention et de l’éveil. Peut-être encore plusieurs circuits différents doivent-ils fonctionner ensemble avant que le monde n’apparaisse à notre conscience.

Les ultrasons ne nous donnent donc pas encore un interrupteur capable de réveiller l’esprit. Ils nous offrent quelque chose qui pourrait se révéler tout aussi important : la possibilité de toucher, de manière ciblée et réversible, certains des circuits qui semblent permettre à une expérience de devenir consciente.

Et si les futurs essais montrent qu’une stimulation précise du thalamus peut aider certains patients à retrouver durablement des signes de conscience, une technologie issue des simples ondes sonores pourrait alors ouvrir une voie thérapeutique que l’on aurait difficilement imaginée quelques décennies plus tôt.

Bibliographie

• Jang, H., Fotiadis, P., Mashour, G. A., Hudetz, A. G., et al. (2025). Role of thalamus in human conscious perception revealed by low-intensity focused ultrasound neuromodulation. Nature Communications, 16, 11700. https://doi.org/10.1038/s41467-025-66832-3
• Martin, E., Roberts, M., Grigoras, I. F., et al. (2025). Ultrasound system for precise neuromodulation of human deep brain circuits. Nature Communications.
• Zhang, H., Ge, Q., Liu, X., et al. (2025). A shared central thalamus mechanism underlying diverse recoveries in disorders of consciousness. Nature Communications, 16, 10400.
• Monti, M. M., Schnakers, C., Korb, A. S., Bystritsky, A., & Vespa, P. M. (2016). Non-Invasive Ultrasonic Thalamic Stimulation in Disorders of Consciousness after Severe Brain Injury: A First-in-Man Report. Brain Stimulation, 9(6), 940–941. https://doi.org/10.1016/j.brs.2016.07.008
• Cain, J. A., Spivak, N. M., Coetzee, J. P., et al. (2021). Ultrasonic thalamic stimulation in chronic disorders of consciousness. Brain Stimulation, 14(2), 301–303. https://doi.org/10.1016/j.brs.2021.01.008
• Monti, M. M., Hopkins, A. R., Spivak, N. M., et al. (2026). Thalamic sonication in chronic disorders of consciousness: a mechanistic single-arm clinical trial. medRxiv, prépublication. https://doi.org/10.64898/2026.05.26.26354167