CERVEAU: Ils reconstituent une tranche de néocortex numérique – Cell

Le programme, mené à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), s’appelle Blue Brain Project. Il s’agit de reconstituer numériquement et de simuler le fonctionnement d’une partie du néocortex, ou couche externe des hémisphères cérébraux. Pour ce faire, ces chercheurs travaillent depuis 10 ans à tenter de  » démonter  » puis  » remonter  » numériquement le néocortex chez l’animal. De premiers résultats viennent d’être obtenus et publiés dans la revue Cell : une première reconstitution, qui contient plus de 31.000 neurones, 55 couches de cellules et 207 sous-types de neurones différents. Une étape remarquable dans la compréhension, à terme, du cerveau humain.

Ce  » bout  » de néocortex qui vient donc d’être reconstitué avec toutes ses couches et organisations cellulaires (dont ses neurones) et synaptiques (dont les liaisons), reproduit, à partir de données, les stratégies de traitement d’un  » vrai  » néocortex. Le modèle reproduit ainsi 8 millions de connexions, soit 2.000 entre chaque type de cellule du cerveau, avec environ 37 millions de synapses. Cette première étape apporte un aperçu des blocs de construction et de la logique du câblage du cerveau. Elle démontre la capacité du cerveau à reconfigurer ses réseaux en fonction de la tâche à effectuer.

Henry Markram et ses collègues de l’EPFL ont utilisé une approche d’ingénierie pour reconstruire numériquement cette tranche de néocortex virtuelle. Une reconstruction qui a nécessité un très grand nombre d’expériences, explique l’auteur. Une fois la reconstruction terminée, les chercheurs ont utilisé des supercalculateurs pour simuler le comportement des neurones dans différentes conditions. Durant ces expériences, ils constatent qu’en ajustant légèrement un seul paramètre, le niveau d’ions calcium, ils sont alors capables de reconstituer des modèles d’activité plus large, au niveau des circuits neuronaux donc au-delà des liaisons entre neurones individuels. Ils suggèrent ensuite que les circuits neuronaux passent ainsi par différents « états » caractéristiques des différents comportements.

Le cerveau, un superprocesseur qui se reconfigure pour se concentrer sur une tâche spécifique ? Les expériences suggèrent ainsi l’existence d’un spectre d’états des circuits neuronaux, et d’une reconfiguration des réseaux en fonction de l’état. Cette hypothèse qui induit de nombreuses questions sur l’influence possible d’un état sur la pensée et le comportement. Les chercheurs du Blue Brain Project poursuivent donc sur la piste de leur théorie d’état-dépendance (ou state-dependent computational theory).

Source: Cell 8 October 2015 DOI: 10.1016/j.cell.2015.09.029 Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry(Visuel@Makram et al./Cell 2015 et vidéo@BlueBrainProject)

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