L’impressionnant travail de modélisation du réseau neuronal d’une mouche

Il aura fallu à une équipe de chercheurs de l’Université Tokai, au Japon, plus de 1 700 heures de travail pour parvenir à réaliser cette modélisation du réseau neuronal d’une mouche composé de plus de 100 000 neurones. Il s’agit là d’importants progrès en matière d’imagerie cérébrale.

Au Japon, des chercheurs de l’Université de Tokai sont parvenus à montrer les avancées réalisées en termes de neurosciences et les progrès réalisés dans le domaine de l’imagerie cérébrale. En effet, dans la revue arXiv, ceux-ci ont récemment publié le premier modèle 3D du réseau neuronal d’une drosophile, une modélisation obtenue après plus de 1 700 heures de travail, soit l’équivalent de 71 jours complets.

C’est grâce à l’adaptation d’une technique utilisée traditionnellement dans la modélisation de molécules complexes qu’ils ont réussi une telle prouesse, une technique appelée cristallographie aux rayons X. Comme l’explique motherboard, il s’agit là de « cristalliser un échantillon purifié de la molécule étudiée, avant de la bombarder de rayons X. On obtient ainsi des patterns de diffraction des rayons X sur la molécule en question, ce qui permet d’inférer les changements de la densité des électrons à l’intérieur de la molécule, mais pas de situer la position des atomes eux-mêmes. On déduit ensuite cette position à partir des mesures réalisées.« 

Adapter cette technique au réseau neuronal, même celui d’une mouche, est très complexe, car à l’inverse des atomes d’une molécule qui peuvent être représentés par des points, les neurones sont plutôt des lignes ininterrompues et partant dans tous les sens, entre elles. Les chercheurs ont ainsi décidé de combiner la technique de la cristallographie aux rayons X avec une autre technique, la tomographie aux rayons X. Ainsi, il a été décidé de plonger le cerveau de la mouche dans un bain d’argent, puis de bombarder ce cerveau de rayons X, avant de mesurer comment l’argent avait absorbé les radiations. C’est ensuite le programme d’imagerie qui s’est chargé de la représentation 3D de la forme et de la position des neurones dans le cerveau.

Ainsi, après plus de 1 700 heures de travail, on obtient cette modélisation qui comprend plus de 100 000 neurones à une résolution de 600 nanomètres. Une technique qui est encore loin de pouvoir être appliquée au cerveau humain puisque celui-ci comprend environ 100 milliards de neurones.

Sources motherboard, arxiv