Ceci est une carte d'un demi-milliard de connexions dans un tout petit morceau de cerveau de souris

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Les neuroscientifiques ont publié la carte 3D la plus détaillée du cerveau des mammifères jamais réalisée, créée à partir d'un animal dont l'architecture cérébrale est très similaire à la nôtre : la souris.

La carte et l'ensemble de données sous-jacent, qui sont maintenant librement accessibles au public , dépeignent plus de 200 000 neurones et un demi-milliard de connexions neuronales contenues dans un cube de cerveau de souris pas plus gros qu'un grain de sable.

La nouvelle recherche fait partie du Machine intelligente gence du programme Réseaux corticaux (MICrONS) , qui espère améliorer la prochaine génération d'algorithmes d'apprentissage automatique en procédant à la rétro-ingénierie du cortex cérébral, la partie du cerveau qui, chez les mammifères, est responsable de fonctions supérieures telles que la planification et le raisonnement. Un consortium de chercheurs dirigé par des groupes de l'Institut Allen, du Baylor College of Medicine et de l'Université de Princeton a recueilli les données.

Certaines personnes pensent que peut-être les secrets fondamentaux de l'intelligence humaine se trouvent dans l'étude du cortex, dit H. Sebastian Seung , professeur d'informatique et de neurosciences à Princeton et scientifique principal pour MICrONS. C'est pourquoi c'est un sujet aussi mystérieux et glamour en neurosciences. Au fur et à mesure que les scientifiques en apprendront davantage sur le cerveau, leurs découvertes pourraient conduire à une IA plus humaine.

La création de la carte a été un projet de cinq ans en trois étapes. La première consistait à mesurer ce que faisait le cerveau de la souris lorsque l'animal était vivant. Cela a produit plus de 70 000 images de cellules cérébrales actives pendant que la souris traitait les informations visuelles. Ensuite, les chercheurs de MICrONS ont découpé un petit morceau de cerveau et l'ont découpé en plus de 25 000 morceaux ultra-minces. Ensuite, ils ont utilisé la microscopie électronique pour prendre plus de 150 millions d'images haute résolution de ces pièces.

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L'IA n'est que vaguement calquée sur le cerveau. Et si vous vouliez bien faire les choses ? Il faudrait faire ce qui était impossible jusqu'à présent : cartographier ce qui se passe réellement dans les neurones et les fibres nerveuses.

Les schémas de câblage précédents, comme les images sont connues, ont cartographié les connectomes pour le mouche des fruits et les cerveaux humains. L'une des raisons pour lesquelles MICrONS a été si bien accueilli est que l'ensemble de données a le potentiel d'améliorer la compréhension du cerveau par les scientifiques et peut-être de les aider à traiter les troubles cérébraux.

Venkatesh Murthy, un professeur de biologie moléculaire et cellulaire à l'Université de Harvard qui étudie l'activité neuronale chez la souris mais n'a pas participé à l'étude, affirme que le projet lui donne, ainsi qu'à d'autres scientifiques, une vue d'ensemble de la façon dont les neurones individuels interagissent, offrant un gel à haute résolution exquis cadrer l'image sur laquelle ils peuvent zoomer.

R. Clay Reid , chercheur principal à l'Institut Allen et autre scientifique principal du projet MICrONS, dit qu'avant la fin des recherches du programme, il aurait pensé que ce niveau de reconstruction était impossible.

Reid dit qu'avec l'apprentissage automatique, le processus de transformation des schémas de câblage bidimensionnels du cerveau en modèles tridimensionnels s'est amélioré de façon exponentielle. C'est une combinaison amusante d'un domaine très ancien et d'une nouvelle approche, dit-il.

Reid a comparé les nouvelles images aux premières cartes du génome humain, en ce sens qu'elles fournissent des connaissances fondamentales que d'autres peuvent utiliser. Il envisage d'aider les autres à voir des structures et des relations à l'intérieur du cerveau qui étaient auparavant invisibles.

Je considère cela, à bien des égards, comme le début, dit Reid. Ces données et ces reconstructions alimentées par l'IA peuvent être utilisées par toute personne disposant d'une connexion Internet et d'un ordinateur, pour poser une gamme extraordinaire de questions sur le cerveau.

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