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Blue Brain Project: reconstruire le cerveau pour mieux le comprendre

Blue Brain Project: reconstruire le cerveau pour mieux le comprendre

Février 18, 2019

Le cerveau humain a été décrit comme le système le plus complexe qui existe, mais cela n'empêche pas les neuroscientifiques et les ingénieurs de rêver de bien comprendre son fonctionnement. En fait certains d'entre eux ont été proposés pour créer une reproduction numérique de l'encéphale humain pouvoir mener avec lui des investigations qu'il serait impossible de mener par l'observation et l'expérimentation d'un système nerveux réel en fonctionnement.

Tel est précisément l'objectif du Blue Brain Project, une initiative incroyablement ambitieuse lancée en 2005, promue par IBM et une université suisse (École Polytechnique Fédérale de Lausanne ou EPFL).


Ce qui a été fait jusqu'à présent chez IBM

Depuis plus de dix ans, le Blue Brain Project Il a construit un modèle informatique contenant des informations sur la structure et le fonctionnement d'une petite partie du cerveau d'un rat. Cette reconstruction numérique, qui correspond aujourd’hui à un peu plus d’un tiers de millimètre cube de tissu, vise à reproduire fidèlement la manière dont les cellules nerveuses se connectent et s’activent, et même comment le fait que ces schémas d'activation entraînent une modification physique du cerveau au fil du temps en raison de la plasticité cérébrale.


En plus de couvrir de nombreuses autres régions du cerveau, le Blue Brain Project doit faire le saut qualitatif qui consiste à passer de la reconstruction numérique du cerveau d'un rat à la même chose avec le cerveau humain , beaucoup plus grand et plus complexe.

A quoi pourrait servir ce cerveau numérique?

L’objectif du Blue Brain Project est, en bref, créer un modèle informatique avec lequel vous pouvez prédire dans une certaine mesure la manière dont une zone de tissu neuronal sera activée si elle est stimulée d'une certaine manière . C’est-à-dire que l’objectif est de créer un outil permettant de tester des hypothèses et d’essayer de répéter plusieurs fois toutes sortes d’expériences effectuées avec de vrais cerveaux pour voir si les résultats obtenus sont solides et non le fruit du hasard.

Le potentiel de ce projet pourrait être énorme, selon ses promoteurs, car l’existence d’une reconstruction numérique de grandes extensions de neurones permettrait d’obtenir un "mannequin de test" dans lequel expérimenter toutes sortes de situations et différentes variables qui influenceraient le chemin parcouru. dans lequel les cellules nerveuses d'un cerveau humain sont activées.


Avec ce modèle, nous pourrions, par exemple, étudier le fonctionnement de toutes sortes de processus cognitifs, tels que notre manière d’évoquer des souvenirs ou d’imaginer des plans d’action, et nous pourrions également prédire quel type de symptômes produirait une blessure dans certaines zones de la planète. cortex cérébral Mais, en plus, cela pourrait servir à résoudre l'un des grands mystères du cerveau humain: comment naît la conscience, l'expérience subjective de ce que nous vivons.

Étudier la conscience

L'idée que la conscience découle du travail coordonné de grands réseaux de neurones répartis dans tout le cerveau, au lieu de dépendre d'une structure bien définie et cachée par une partie du système nerveux central, est en très bonne santé. Cela fait croire à de nombreux neuroscientifiques que Pour comprendre ce qu'est la nature de la conscience, l'important est d'examiner les schémas d'activation synchronisée de plusieurs milliers de neurones à la fois. , et pas tellement étudier les structures anatomiques du cerveau séparément.

Le projet Blue Brain nous permettrait d’observer et d’intervenir en temps réel sur les schémas d’activation de nombreux réseaux de neurones , ce qui ne peut se faire que de manière très limitée avec de vrais cerveaux, et voir, par exemple, quels changements se produisent lorsque quelqu'un passe de veille à dormir sans rêver, et ce qui se produit lorsque la conscience revient sous forme de rêves pendant la phase de REM.

Les inconvénients du projet Blue Brain

On estime qu'un cerveau humain contient environ cent milliards de neurones. Il faut ajouter à cela que le fonctionnement du système nerveux s'explique davantage par la manière dont les neurones interagissent les uns avec les autres que par leur quantité, qui peut varier considérablement sans affecter le fonctionnement général du cerveau. Les milliers de connexions synaptiques sont donc importantes. que chaque neurone peut établir avec les autres. De plus, dans chaque connexion synaptique entre deux neurones, des millions de neurotransmetteurs sont libérés de manière continue. . Cela signifie que recréer fidèlement un cerveau humain est une tâche impossible, quel que soit le nombre d'années consacrées à cette entreprise.

Les créateurs du Blue Brain Project doivent pallier ces inconvénients en simplifiant le fonctionnement de leur cerveau numérique.Fondamentalement, ils étudient le fonctionnement d'une petite partie du cerveau de plusieurs rats (informations recueillies sur vingt ans) et "condensent" ces informations afin de développer un algorithme permettant de prédire les schémas d'activation de ces cellules nerveuses. Une fois que cela a été fait avec un groupe de 1 000 neurones, les chercheurs ont réutilisé cet algorithme pour recréer 31 000 neurones activant de la même manière.

Le fait qu’il ait été tellement simplifié dans la construction de ce modèle provisoire et qu’il fasse de même avec le cerveau humain qui veut recréer a fait que beaucoup de voix se sont élevées contre ce projet si coûteux et si lent à se développer. Certains neuroscientifiques pensent que l’idée de recréer un cerveau numériquement est absurde , puisque le système nerveux ne fonctionne pas avec un langage binaire ou avec un langage de programmation prédéfini. D'autres disent simplement que les coûts sont trop élevés pour la performance qui peut être tirée du projet. Le temps nous dira si l’initiative du Blue Brain Project donne les fruits que l’on attendait de lui.


Daniel Wolpert: The real reason for brains (Février 2019).


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