Santé

Cerveau et nouvelles technologies : la neuro-informatique

Dossier - Les mystères du cerveau
DossierClassé sous :médecine , cerveau , maladie

-

Conscience, intelligence, usage du langage, mémoire, émotions, les facultés donnant à l'Homme sa spécificité, unique dans la biosphère, dépendent d'un singulier système, le cerveau sans aucun doute le plus complexe produit par l'évolution du vivant.

  
DossiersLes mystères du cerveau
 

Les connaissances accumulées sur le fonctionnement du cerveau ont atteint un tel niveau de complexité qu'elles ne peuvent plus être comprises sans le recours à la modélisation informatique du fonctionnement cérébral. Neurosciences et technologies s'associent pour former la neuro-informatique.

Neuro-informatique : comment les nouvelles technologies peuvent-elles nous aider à mieux comprendre notre cerveau ? © DR

 

Révolution Internet, nouvelle économie, start-up... Thérapie génique, séquençage, OGM... Pas un jour ne passe sans que l'actualité ne soit envahie par ces concepts vedettes, totalement confidentiels il y a à peine une dizaine d'années, et qui symbolisent le triomphe et le mariage actuels de plus en plus fréquents des nouvelles technologies de l'information et des biotechnologies. Les fabuleux progrès de la génétique n'auraient pas été possibles, en effet, sans les progrès de l'informatique. En retour, l'intelligence artificielle se nourrit de plus en plus des connaissances sur le cerveau humain et animal. Explorer les synergies entre neurosciences et technologies de l'information est ainsi l'un des nouveaux objectifs clés de la recherche européenne en neurosciences soutenue par l'Union.

Naissance de la neuro-informatique

Dans ce domaine, les chercheurs du Vieux Continent sont déjà très actifs et plusieurs laboratoires universitaires ont acquis un niveau d'excellence. Ils gagneraient cependant à mettre en commun leurs ressources et à développer collectivement certaines recherches.

C'est l'objectif du Réseau thématique Neuroscience computationnelle et neuro-informatique, coordonné par Erik de Schutter (Université d'Anvers, Belgique), spécialiste de la modélisation de l'activité électrique des cellules du cervelet, une région impliquée dans le contrôle du système locomoteur et de l'équilibre. Le réseau réunit dix laboratoires britanniques, suédois, norvégiens, allemand, italien, néerlandais et suisse. Pour Erik de Schutter, « en renforçant les échanges de savoir-faire et de ressources, en promouvant la mobilité entre laboratoires, l'objectif est de favoriser la croissance d'une véritable force de frappe européenne de la neuroinformatique, internationalement compétitive ».

La modélisation informatique des neurones

Un des domaines des neurosciences dans lequel le besoin d'une interaction avec les nouvelles technologies de l'information se fait le plus sentir est celui de l'étude physiologique des fonctions complexes - comme la vision ou la motricité. Depuis longtemps, les scientifiques ont accumulé les données sur l'organisation des neurones impliqués dans ces fonctions, en particulier grâce à des observations sur les singes. Ils en connaissent de mieux en mieux la structure anatomique, le nombre et la nature des connexions formées avec les autres neurones, les intensités d'activité électrique en jeu. Mais comment concilier toutes ces données pour les couler dans des modèles de fonctionnement global de ces fonctions physiologiques complexes ? La modélisation informatique est ici d'un précieux secours. Elle permet de construire des réseaux de neurones formels, mimant l'activité du cerveau, et donc de tester in silico les différentes hypothèses faites sur le fonctionnement de notre cerveau.

Cette approche est appliquée à l'étude de la vision par un groupe de recherche franco-britannico-suisse coordonné par Henry Kennedy (Inserm U 371, Bron, France). De son côté, le réseau dirigé par Yves Burnod (Inserm U 483, Paris) entend modéliser le contrôle du mouvement par le cortex cérébral et la moelle épinière. « L'enjeu de ces recherches, explique ce dernier, est d'élaborer de nouvelles hypothèses sur le contrôle volontaire des mouvements des bras, susceptibles d'applications tant cliniques, pour l'évaluation des troubles du mouvement, que technologiques, par exemple en robotique. »