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Pour la première fois, des chercheurs ont créé un cerveau de rat « in silico » fonctionnel

Crédits : geralt / Pixabay

Il s’agit de la première simulation d’un cerveau sur ordinateur, on parle de cerveau « in silicio » pour indiquer qu’il s’agit d’une simulation virtuelle et non de la production in vitro d’un cerveau fonctionnel.

Une équipe internationale de près de 100 chercheurs est parvenue à reproduire virtuellement un cortex de rat fonctionnel, c’est-à-dire capable d’agir de la même façon qu’un cortex biologique. Cet exploit est réalisé par le Human Brain Project, un groupe international de recherche travaillant à l’École polytechnique fédérale de Lausanne, aidé de chercheurs espagnols, hongrois, États-uniens, Chinois, Suédois et Israéliens.

Concrètement, l’équipe a simulé une portion seulement du cerveau d’un rat, une portion mesurant environ 0,3 mm3, ce qui correspond à plus de 30 000 neurones pour 40 millions de connexions synaptiques. Ce travail les a occupés pendant plusieurs décennies pendant lesquelles les chercheurs ont analysé des cerveaux de rats jusqu’à avoir obtenu une quantité astronomique de données anatomiques et physiologiques. À partir de ces informations, les scientifiques ont commencé à transformer les observations en équations mathématiques qui pourraient être interprétées en temps réel par le superordinateur Blue Gene.

L’un des chercheurs exprime le processus de la façon suivante : « L’algorithme commence par mettre en place des modèles 3D réalistes de neurones dans un volume virtuel, en respectant la distribution mesurée de différents types de neurones à différentes profondeurs. Ensuite, il détecte tous les endroits où les branches des neurones se touchent — près de 600 millions. Puis il coupe systématiquement tous les contacts qui ne répondent pas à cinq règles biologiques de connectivité. Il reste 37 millions de contacts, qui sont les endroits où nous avons construit nos synapses-modèles. »

Les scientifiques savent que la simulation fonctionne car les statistiques de connectivité du modèle virtuel correspondent parfaitement au modèle biologique. Les équipes concluent cette partie de leur étude en rappelant que « c’est un moment historique, la première fois qu’un circuit cérébral complet est reconstruit virtuellement. Nous pouvons l’utiliser pour faire de nombreuses prédictions, et surtout les données sont désormais en libre accès et disponibles pour tous. »

>> Accès gratuit à toutes les données de l’étude

Sources : Cell, Scienceetavenir