Harvard : une reproduction très détaillée du cerveau humain permet de mieux comprendre comment les neurones communiquent entre eux

C’est un exploit à la fois technique et médical. Des neuroscientifiques de Harvard, ont réussi à obtenir une reproduction ultra-précise de l'intérieur de notre cerveau. Il s’agit de la reproduction la plus détaillée du cerveau humain à ce jour.

On pourrait presque comparer les fascinantes images en 3D, mises en ligne via la revue Science, le vendredi 10 mai à des œuvres d'art. Il est possible d'observer un entrelacement complexe et harmonieux de milliers de filaments colorés autour d’une synapse. L’image est extrêmement précise et détaillée. Nous sommes pourtant à l’échelle du nanomètre. Une dimension 1000 fois plus fine que l’épaisseur d’une bulle de savon.

Pour obtenir cette image révolutionnaire, cette équipe de neuroscientifiques de Harvard a découpé en 5000 tranches un minuscule échantillon de cerveau humain, de la taille de la moitié d’un grain de riz. Notre cerveau est tellement sophistiqué qu’à l’intérieur de ce minuscule fragment d’un 1 mm³ seulement, ces neuroscientifiques ont réussi à modéliser un réseau de 57 000 cellules cérébrales et 550 millions de synapses. Les synapses sont des connexions très importantes pour transmettre des signaux électriques dans le cerveau.

Le rôle de l'intelligence artificielle 

Tout ceci n’aurait jamais pu se faire sans l’apport de l’intelligence artificielle. Chacune des 5000 tranches de minuscule fragment de cerveau a été balayée et numérisé par un microscope électronique, ce qui a permis de générer des données qui ont ensuite été analysées par algorithme pour que chacune de ces tranches puisse être superposée numériquement aux autres afin de former l’image en 3 D. Cet exploit est le fruit d’une collaboration de plusieurs années de travail avec des équipes de Google. Ce travail a nécessité une puissance de calcul informatique colossale. 

Visualiser les détails du cerveau à cette échelle permet de mieux comprendre comment les neurones communiquent entre eux ! La modélisation de ce fragment de cerveau, prélevé chez une patiente épileptique lors d’une intervention chirurgicale, a d’ores et déjà permis de découvrir de nouveaux modèles de connexion entre les cellules du cerveau. Notamment des formes de connexions en spirales jamais observées jusqu’ici, ainsi que des paires de neurones parfaitement symétriques qui semblent fonctionner en miroir. Cette cartographie n’est qu’un début, car ce fragment ne représente qu’un millième du volume total de notre cerveau humain, mais ce type de modélisation pourrait à l’avenir permettre de découvrir de nouvelles pistes de traitement des maladies neuronales ou psychiatriques.