10 ans pour construire numériquement un morceau de cerveau fonctionnel

Au cours des 10 dernières années, des chercheurs ont construit numériquement un morceau de cerveau de rat et, cette semaine, ils étaient prêts à le montrer.

L’image ci-dessous présente une photo d’une tranche virtuelle de cerveau, faisant partie du Blue Brain Project de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et dans le GIF d’entête (insi que dans la vidéo plus bas) une reconstruction d’une colonne comportant 217 000 cellules soumises à un modèle de tension (électrique) représenté par des couleurs à un moment donné dans une simulation.

(Henry Markram et col, EPFL)

Ce morceau a été créé numériquement, en commençant par cartographier une section de cerveau d’un rat juvénile. 82 scientifiques à travers le monde ont participé à cette reconstruction qui représente l’équivalent d’un millimètre cube de tissu du cerveau d’un rat, en simulant 30 000 neurones et 40 millions de synapses communiquant..Au final, le groupe espère montrer l’ensemble du cerveau, pour passer ensuite à d’autres animaux.

Les chercheurs, dirigés par Henry Markram de l’EPFL, se sont concentrés sur le néocortex, car cette zone a déjà été largement étudiée par la communauté scientifique. Mais ils ont quand même dû réaliser des dizaines de milliers d’expériences sur le néocortex de rats, en créant des archives complètes de tous les types de neurones et de synapses qu’ils trouvaient. Ils ont ainsi déterminé un ensemble de règles qui gouverne la disposition des neurones trouvés et comment les synapses s’y raccordent.

Selon Markram :

اقتباس :: La reconstruction a nécessité un très grand nombre d’expériences. Elle ouvre la voie pour prédire l’emplacement, le nombre et même la quantité de courants ioniques qui coule à travers les 40 millions de synapses.

Une fois cette première reconstruction terminée, les chercheurs ont commencé à simuler des comportements de cerveau en activant les neurones numériques. En ajustant les représentations numériques des ions calcium (impliqués dans la transmission de l’influx nerveux ou transmission synaptique), ils ont découvert qu’ils étaient en mesure de produire des modèles d’activité, au niveau des connexions, qui n’avaient pas été prévues auparavant.

Présentation de cette recherche :

Ces aperçus d’activité ont un grand potentiel pour la recherche sur le cerveau dans un avenir proche… ou dans 10 ans de plus, quand ils auront produit un autre gros morceau de cerveau de rat. Ce travail ne fait que commencer, selon le coauteur de l’étude, le Dr Sean Hill également de l’EPFL.

Vous pouvez jeter un coup d’œil sur ce que les chercheurs ont construit jusqu’ici, sur la page d’accueil du Blue Brain Project. Leur étude publiée dans Cell : Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry.