Le Human Brain Project (HBP), qui fédère plus de 80 institutions de recherche européennes et internationales, a pour but de trouver des traitements contre les maladies du cerveau, comme celles liées à l’âge, en reconstruisant sur ordinateur un cerveau humain. Le projet devrait coûter 1,19 milliard d’euros. La Commission européenne vient d’annoncer qu’elle va fortement contribuer à son financement en en faisant l’un de ses deux projets FET Flagship. Par son envergure et sa structure, le HBP évoque beaucoup le Cern.
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En Europe, 127 millions de personnes souffrent de dysfonctionnements de leur cerveaucerveau, notamment parce que la population européenne est vieillissante. Dans ces pays, ces pathologiespathologies coûteraient mille milliards d'euros chaque année, soit une dépense supérieure à celle générée par les cancerscancers, les maladies cardiovasculairesmaladies cardiovasculaires et le diabètediabète. Malheureusement, on ne voit actuellement pas de réelle avancée dans les traitements, au point que plusieurs grands groupes pharmaceutiques réduisent drastiquement les départements consacrés aux neurosciences.


Stanislas Dehaene est ancien élève de l'École normale supérieure et docteur en psychologie cognitive. En septembre 2005, il a été nommé professeur au Collège de France, sur la chaire nouvellement créée de Psychologie Cognitive Expérimentale, après avoir occupé pendant près de dix ans la fonction de directeur de recherches à l'INSERM. Ses recherches visent à élucider les bases cérébrales des opérations les plus fondamentales du cerveau humain : lecture, calcul, raisonnement, prise de conscience. © CEA Paris-Saclay, Collège de France

Selon le neurobiologiste Henry Markram, qui dirige le Human Brain Project (HBP) à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), la seule façon de répondre à ce défi majeur du XXIe siècle est d'utiliser les ordinateurs héritiers des travaux d'Alan Turing et de Von Neumann, la puissance du réseau InternetInternet ainsi que l'expérience acquise lors de projets scientifiques comme celui du CernCern ou de la NasaNasa. L'ensemble devrait permettre de construire une simulation informatiquesimulation informatique détaillée du cerveau humain. C'est un projet gigantesque, si grand qu'il pourrait rappeler la réalisation du LHC (Large HadronHadron Collider) ou le programme Apollo, et dans lequel se sont impliqués Henry Markram et d'autres, d'Europe et d'ailleurs.

Une simulation partielle d'un cerveau de rat, obtenu lors d'une phase préliminaire du HBP, en 2008. La simulation contenait 10.000 neurones virtuels connectés entre eux par 30 millions de synapses et des kilomètres de fibres. Elle n'est pourtant que la reconstitution d'une seule colonne corticale, l'unité de base du cortex constituée de milliers de neurones. © EPFL

Une simulation partielle d'un cerveau de rat, obtenu lors d'une phase préliminaire du HBP, en 2008. La simulation contenait 10.000 neurones virtuels connectés entre eux par 30 millions de synapses et des kilomètres de fibres. Elle n'est pourtant que la reconstitution d'une seule colonne corticale, l'unité de base du cortex constituée de milliers de neurones. © EPFL

Abolir la fragmentation des neurosciences

La Commission européenne a bien compris l'enjeu d'un tel programme et a officiellement annoncé, le 28 janvier 2013, que le Human Brain Project faisait partie de l'un de ses deux projets FET Flagship (FET pour Future and Emerging Technologies). Le second volet est par ailleurs consacré au graphène et à ses applicationsapplications. L'Europe va donc affecter une partie de son budget au financement d'un projet dont le coût est estimé à 1,19 milliard d'euros sur 10 ans.

Pour que ce projet permette de lutter contre des maladies comme AlzheimerParkinson, ou encore de découvrir de nouveaux traitements pour les patients atteints d'AVC, plusieurs conditions doivent être réunies. Comme l'explique Henry Markram dans la vidéo ci-dessous, les neuroscientifiques butent sur plusieurs obstacles. Le principal est la dispersion des données déjà disponibles sur le neurome et le connectome, fragmentées entre des dizaines de milliers de chercheurs et dans des bases de donnéesbases de données.

Le neurome, dans le sens que lui donne Henry Markram, désigne la connaissance des divers types de neuronesneurones dans le cerveau humain, jusqu'aux niveaux moléculaire et génétiquegénétique. Le connectomeconnectome correspond, quant à lui, à l'architecture des connexions entre les neurones, dans un cerveau donné. Il s'agit donc, pour progresser, de pouvoir combiner par des moyens informatiques l'ensemble des connaissances acquises et celles en cours d'acquisition. Objectif : obtenir de nouvelles informations pertinentes pour comprendre le cerveau et surtout construire des modèles physiquesmodèles physiques, moléculaires et génétiques du neurome et du connectome sur de puissants ordinateurs.


Henry Markram explique les motivations et les implications du HBP. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales, en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En passant la souris sur le rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © TEDxTalks

Une électronique du futur et des ordinateurs neuromorphiques

Lorsque suffisamment de connaissances auront été rassemblées et que la puissance des ordinateurs sera devenue suffisante pour simuler avec précision le cerveau humain (ce qui est prévu d'ici une décennie), il devrait alors être possible de tester l'efficacité d'une moléculemolécule définie et de voir en détail le comportement des neurones et de leur connectome.

Henry Markram souligne un autre enjeu, qui serait même une clé technologique majeure du XXIe siècle dans les progrès de la connaissance du cerveau. Le cerveau humain ne traite pas le transfert des informations ni le calcul à la façon de nos ordinateurs, surpassant dans bien des domaines les schémas de l'électronique usuelle.

On estime qu'un ordinateurordinateur atteignant la puissance de calcul supposée du cerveau coûterait un milliard d'euros par an pour sa seule consommation d'électricité... Il doit clairement exister des schémas pour traiter l'information de façon plus efficace et moins énergivore que ceux de nos ordinateurs et des réseaux de communication actuels.

Le Human Brain Project n'a donc pas seulement le potentiel de révolutionner la médecine, il peut faire évoluer la technologie au fondement de la civilisation moderne. Plus que jamais, le XXIe siècle semble être celui des neurosciences et de la nanotechnologienanotechnologie. Une constatation qui ne peut que ravir des personnes comme Ray Kurzweil et les membres de Russia 2045.

Henry Markram est un brillant chercheur en neurosciences. Il a commencé sa carrière en Afrique du Sud dans les années 1980, allant ensuite en Israël, puis à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), où il a fondé le Brain Mind Institute, en 2002
Henry
Markram est un brillant chercheur en neurosciences. Il a commencé sa carrière en Afrique du Sud dans les années 1980, allant ensuite en Israël, puis à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), où il a fondé le Brain Mind Institute, en 2002. © EPFL