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Ce projet ouvre de nouvelles perspectives sur le fonctionnement de cet organe.
Une équipe internationale menée par des chercheurs de l'EPFL de Lausanne est parvenue à reconstituer par ordinateur une partie du cerveau. Ce projet ouvre de nouvelles perspectives sur le fonctionnement de cet organe, et fait l'objet d'une publication dans la revue Cell.
«Cette reconstitution représente l'apogée de 20 ans d'expérimentations biologiques qui ont généré la base de données fondamentales et 10 ans de travail en sciences de l'informatique pour développer les algorithmes et construire l'écosystème logiciel nécessaire» au projet, écrit jeudi l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.
Le projet s'est concentré sur une représentation informatique d'environ un tiers de millimètres cube de tissu cérébral, contenant quelque 30'000 neurones connectés par 40 millions de synapses dans le néocortex d'un rat. Des superordinateurs ont ensuite simulé le comportement électrique provenant de ce tissu virtuel.
Milliers d'expériences
Cela a permis de valider l'exactitude biologique d'observations réalisées précédemment lors d'expériences sur le cerveau. Ce travail, publié par le Blue Brain Project financé par Berne et l'EPFL, ouvre aussi de nouvelles perspectives dans le fonctionnement du néocortex, notamment le rôle inattendu qu'y joue le calcium.
Quelque 82 scientifiques et ingénieurs de l'EPFL et d'institutions israéliennes, espagnoles, hongroises, américaines, chinoises, suédoises et britanniques ont participé. Ils ont réalisé des dizaines de milliers d'expériences sur les neurones et les synapses dans le néocortex de jeunes rats, avant de cataloguer chaque type de neurone et de synapse ainsi trouvé.
Les chercheurs ont ensuite identifié une série de règles fondamentales décrivant la manière dont les neurones sont arrangés dans les micro-circuits et comment ils se connectent via les synapses. Malgré son ampleur, la base de données est toutefois insuffisante pour reconstituer une carte complète des micro-circuits.
Première étape
«Même si l'on est loin encore du cerveau dans son entier, l'étude démontre qu'il est possible de reconstituer de manière numérique et de simuler le tissu cérébral. C'est une première étape», estime l'EPFL.
Henry Makram, fondateur du projet européen Human Brain Project coordonné par l'EPFL et cité dans le communiqué, estime que ce travail donnera lieu à d'importantes avancées. «Le cerveau est une structure bien ordonnée et dès lors que vous commencez à comprendre cet ordre au niveau microscopique, vous pouvez commencer à déduire une grande partie des données manquantes.»
L'ensemble des données expérimentales et la reconstitution numérique ont été publiés sur un portail web public. D'autres scientifiques auront ainsi la possibilité de les utiliser pour leurs études sur le fonctionnement du cerveau.
20 minutes
Une équipe internationale menée par des chercheurs de l'EPFL de Lausanne est parvenue à reconstituer par ordinateur une partie du cerveau. Ce projet ouvre de nouvelles perspectives sur le fonctionnement de cet organe, et fait l'objet d'une publication dans la revue Cell.
«Cette reconstitution représente l'apogée de 20 ans d'expérimentations biologiques qui ont généré la base de données fondamentales et 10 ans de travail en sciences de l'informatique pour développer les algorithmes et construire l'écosystème logiciel nécessaire» au projet, écrit jeudi l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.
Le projet s'est concentré sur une représentation informatique d'environ un tiers de millimètres cube de tissu cérébral, contenant quelque 30'000 neurones connectés par 40 millions de synapses dans le néocortex d'un rat. Des superordinateurs ont ensuite simulé le comportement électrique provenant de ce tissu virtuel.
Milliers d'expériences
Cela a permis de valider l'exactitude biologique d'observations réalisées précédemment lors d'expériences sur le cerveau. Ce travail, publié par le Blue Brain Project financé par Berne et l'EPFL, ouvre aussi de nouvelles perspectives dans le fonctionnement du néocortex, notamment le rôle inattendu qu'y joue le calcium.
Quelque 82 scientifiques et ingénieurs de l'EPFL et d'institutions israéliennes, espagnoles, hongroises, américaines, chinoises, suédoises et britanniques ont participé. Ils ont réalisé des dizaines de milliers d'expériences sur les neurones et les synapses dans le néocortex de jeunes rats, avant de cataloguer chaque type de neurone et de synapse ainsi trouvé.
Les chercheurs ont ensuite identifié une série de règles fondamentales décrivant la manière dont les neurones sont arrangés dans les micro-circuits et comment ils se connectent via les synapses. Malgré son ampleur, la base de données est toutefois insuffisante pour reconstituer une carte complète des micro-circuits.
Première étape
«Même si l'on est loin encore du cerveau dans son entier, l'étude démontre qu'il est possible de reconstituer de manière numérique et de simuler le tissu cérébral. C'est une première étape», estime l'EPFL.
Henry Makram, fondateur du projet européen Human Brain Project coordonné par l'EPFL et cité dans le communiqué, estime que ce travail donnera lieu à d'importantes avancées. «Le cerveau est une structure bien ordonnée et dès lors que vous commencez à comprendre cet ordre au niveau microscopique, vous pouvez commencer à déduire une grande partie des données manquantes.»
L'ensemble des données expérimentales et la reconstitution numérique ont été publiés sur un portail web public. D'autres scientifiques auront ainsi la possibilité de les utiliser pour leurs études sur le fonctionnement du cerveau.
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