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Human brain has more switches than all computers on Earth

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  • Human brain has more switches than all computers on Earth

    Researchers at Stanford develop a new imaging method that enables visualization in unprecedented detail of the myriad connections between nerve cells in the brain.

    The human brain is truly awesome.

    A typical, healthy one houses some 200 billion nerve cells, which are connected to one another via hundreds of trillions of synapses. Each synapse functions like a microprocessor, and tens of thousands of them can connect a single neuron to other nerve cells. In the cerebral cortex alone, there are roughly 125 trillion synapses, which is about how many stars fill 1,500 Milky Way galaxies.

    These synapses are, of course, so tiny (less than a thousandth of a millimeter in diameter) that humans haven't been able to see with great clarity what exactly they do and how, beyond knowing that their numbers vary over time. That is until now.

    Researchers at the Stanford University School of Medicine have spent the past few years engineering a new imaging model, which they call array tomography, in conjunction with novel computational software, to stitch together image slices into a three-dimensional image that can be rotated, penetrated and navigated. Their work appears in the journal Neuron this week.

    To test their model, the team took tissue samples from a mouse whose brain had been bioengineered to make larger neurons in the cerebral cortex express a fluorescent protein (found in jellyfish), making them glow yellow-green. Because of this glow, the researchers were able to see synapses against the background of neurons.

    They found that the brain's complexity is beyond anything they'd imagined, almost to the point of being beyond belief, says Stephen Smith, a professor of molecular and cellular physiology and senior author of the paper describing the study:

    One synapse, by itself, is more like a microprocessor--with both memory-storage and information-processing elements--than a mere on/off switch. In fact, one synapse may contain on the order of 1,000 molecular-scale switches. A single human brain has more switches than all the computers and routers and Internet connections on Earth.
    Smith adds that this gives us a glimpse into brain tissue at a level of detail never before attained: "The entire anatomical context of the synapses is preserved. You know right where each one is, and what kind it is."

    While the study was set up to demonstrate array tomography's potential in neuroscience (which is starting to resemble astronomy), the team was surprised to find that a class of synapses that have been considered identical to one another actually contain certain distinctions. They hope to use their imaging model to learn more about those distinctions, identifying which are gained or lost during learning, after experiences such as trauma, or in neurodegenerative disorders like Alzheimer's.

    In the meantime, Smith and Micheva are starting a company that is gathering funding for future work, and Stanford's Office of Technology Licensing has obtained a U.S. patent on array tomography and filed for a second.

    This four-minute video explores the pial (outer) surface of a mouse's cortex through all six layers and subcortical white matter to the adjoining striatum



    By Elizabeth Armstrong Moore
    cnet
    Dernière modification par shadok, 17 juin 2012, 14h57.
    Le bon sens est la chose la mieux partagée du monde... La connerie aussi - Proverbe shadokien

  • #2
    Human brain has more switches than all computers on Earth
    And it still the more powerful computer at all.

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    • #3
      Une réplique du cerveau humain... en numérique!

      Créer un cerveau artificiel: c'est le défi des chercheurs de "Neuropolis", un centre de recherche suisse dont le lancement a été annoncé aujourd'hui.

      Le premier cerveau humain numérique pourrait naître dans le tout nouveau «Neuropolis», en Suisse. Telle est, en tous cas, l’ambition de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) qui a annoncé aujourd’hui la création de ce centre de recherche inédit, pour lequel vont être investis 110 millions de francs suisses (91 millions d’euros).



      Un grand accélérateur de neurones

      “Neuropolis sera une plateforme unique en Europe dédiée à la simulation numérique du cerveau, au développement des neurosciences, notamment des neurosciences computationnelles (qui modélisent le cerveau) ", affirme Patrick Aebischer, le directeur de l’EPFL qui, depuis son arrivée aux manettes, n’a eu de cesse de mettre les neurosciences en avant.


      Une armoire de Blue Gene. (EPFL / Blue Brain / Thierry Parel)

      "Nous voulons construire l’équivalent du CERN (qui héberge le LHC, le grand collisionneur de particules, NDLR) pour le cerveau, c’est à dire une plateforme dont la puissance de calcul et les logiciels seront à disposition des neuroscientifiques et biologistes du monde entier. Il sera complété à Genève par un nouvel institut d’imagerie moléculaire qui mettra en œuvre des essais pré-cliniques. »

      Le projet pilier de cette nouvelle organisation? Blue Brain, la modélisation du cerveau humain, menée par l’équipe de Henry Markram, que Sciences et Avenir vous présentait dans son dossier "Cerveau numérique". «Nous désirons offrir une maison à Blue Brain, reprend Patrick Aebischer. Dans un espace ouvert au public où pourront être visualisés nos progrès, pour ne pas effrayer la population et répondre aux inquiétudes suscitées (notamment la crainte de développer une conscience artificielle, NDLR) nous ne sommes pas dans une tour d’ivoire. »


      (Damien Hypolite/Sciences et Avenir)

      Blue Brain nécessite déjà la puissance de calcul d’un super calculateur, Blue Gene P, de 16.000 processeurs et 0,5 pétaflop (0,5.1015 opérations par seconde). « Nous atteindrons un petaflop dans deux ou trois ans, jusqu’à un exaflop (1018) en 2020. » assure le directeur. Neuropolis sera financé par le groupe Rolex, la confédération helvétique ainsi que les Cantons de Vaud et de Genève. L’enveloppe pourrait cependant gonfler encore plus dans quelques mois. L’EPFL et plus de cent autres équipes scientifiques, sont en effet en lice pour décrocher une bourse européenne pour leur «Human Brain project» qui regroupe plusieurs travaux autour d’un modèle informatique de cerveau humain. A la clé, un milliard de dollars. Réponse en 2013.

      Elena Sender
      Sciences et avenir.fr
      11/06/12
      Le bon sens est la chose la mieux partagée du monde... La connerie aussi - Proverbe shadokien

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      • #4
        J'ai travaillé sur les réseaux de neurones ou réseaux neuronaux "Neural Networks" dans ma thèse, il y a quelques années. Il s'agit de simuler le fonctionnement du cerveau humain avec une architecture parallèle semblable, avec des milliards d'interconnexions entre les différentes neurones. Est ce le même procédé?

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        • #5
          Il faut savoir que le cerveau humain est très complexe et que son fonctionnement obéit à deux grands concepts, l'un physique, l'autre abstrait.

          Le concept physique veut que notre cerveau soit construit selon une architecture parallèle très sophistiquée où des milliards de cellules nerveuses sont interconnectées. Ce qui donne à ce dernier la capacité de traiter plusieurs processus simultanément et de manière parallèle, avec une grande vitesse. Ce concept a été approché par les scientifiques à travers ce qu'on appelle les réseaux neuronaux et l'approche a apporté de très bons résultats.

          Pour ce qui est du concept abstrait c'est plus compliqué. Nous savons que notre cerveau fonctionne rapidement en exécutant plusieurs tâches à la fois. Mais ce n'est pas uniquement un puissant ordinateur programmable mais plutôt une sorte de "boîte à idées". Ce qui différencie les plus gros ordinateurs de notre cerveau - et qui ont adopté la même architecture parallèle - c'est ce qu'on appelle le "bon sens". Autrement dit, un ordinateur aussi puissant soit-il reste une machine "bête" qui ne peut avoir sa propre intelligence. Ce qui a poussé les scientifiques a prospecter une autre piste de recherches, celle de la "logique humaine". Ceci a donné naissance à la théorie de la "logique floue" ou "Fuzzy Logic" initiée par le savant Iranien Lotfi Zadeh.Cette approche prend en compte surtout l'approche logique du cerveau humain face aux situations les plus complexes de la vie et tente de doter les puissantes machines d'une certaine intelligence artificielle proche de celle de l'homme.

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          • #6
            Salut lancelot

            La simulation ne consiste pas simplement en un réseau de neurones artificiels, mais implique un modèle biologique des neurones. Le projet regroupe des neuroscientifiques, des médecins, physiciens, mathématiciens, ingénieurs en informatique etc…

            Tu trouveras toutes les informations sur le site de l’EPLF (Projet Blue Brain) :

            http://bluebrain.epfl.ch
            Dernière modification par shadok, 22 juin 2012, 19h16.
            Le bon sens est la chose la mieux partagée du monde... La connerie aussi - Proverbe shadokien

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