Une percée cérébrale volante « énorme saut » pour libérer l'esprit humain

07/10/2024 17:29

Ils peuvent marcher, planter et les mâles peuvent même chanter des chansons d'amour pour les compagnes woo - tout cela avec un cerveau qui est plus petit qu'une tête d'épingle.
Pour la première fois, les scientifiques qui étudient le cerveau d'une mouche ont identifié la position, la forme et les connexions de chacune de ses 130 000 cellules et de ses 50 millions de connexions.
C'est l'analyse la plus détaillée du cerveau d'un animal adulte jamais produite.
Un spécialiste du cerveau indépendant de la nouvelle recherche a décrit cette percée comme un énorme bond dans notre compréhension de notre propre cerveau.
L'un des responsables de la recherche a déclaré qu'il apporterait une nouvelle lumière sur le mécanisme de la pensée.
Le Dr Gregory Jefferis, du Medical Research Councils Laboratory of Molecular Biology (LMB) de Cambridge, a déclaré à BBC News qu'actuellement nous n'avons aucune idée comment le réseau de cellules cérébrales dans chacune de nos têtes nous permet d'interagir entre nous et avec le monde qui nous entoure.
Quelles sont les connexions?
Comment les signaux circulent-ils à travers le système qui nous permet de traiter les informations pour reconnaître votre visage, qui vous permet d'entendre ma voix et de transformer ces mots en signaux électriques?
Nous avons un million de fois plus de cellules cérébrales, ou neurones, que la mouche fruitière qui a été étudiée.
Alors, comment le schéma de câblage d'un cerveau d'insecte peut-il aider les scientifiques à apprendre comment nous pensons?
Les images que les scientifiques ont produites, qui ont été publiées dans la revue Nature, montrent un enchevêtrement de câblage qui est aussi beau qu'il est complexe.
Sa forme et sa structure permettent d'expliquer comment un organe aussi petit peut accomplir tant de tâches informatiques puissantes.
Développer un ordinateur de la taille d'une graine de pavot capable de toutes ces tâches est bien au-delà de la capacité de la science moderne.
Le Dr Mala Murthy, un autre des co-leaders du projet, de l'Université de Princeton, a déclaré que le nouveau diagramme de câblage, connu scientifiquement comme un connectome, serait -transformatif pour les neuroscientifiques.
Il aidera les chercheurs à mieux comprendre comment fonctionne un cerveau sain.
Dans l'avenir, nous espérons qu'il sera possible de comparer ce qui se passe lorsque les choses vont mal dans notre cerveau. » C'est une vision soutenue par le Dr Lucia Prieto Godino, chef de groupe en recherche cérébrale au Francis Crick Institute de Londres, qui est indépendant de l'équipe de recherche.
Les chercheurs ont complété les connectomes d'un simple ver qui a 300 fils et un asticot qui a trois mille, mais avoir un connectome complet de quelque chose avec 130 000 fils est un exploit technique étonnant qui ouvre la voie à la recherche des connectomes pour les cerveaux plus grands comme la souris et peut-être dans plusieurs décennies le nôtre.
Les chercheurs ont été en mesure d'identifier des circuits séparés pour de nombreuses fonctions individuelles et de montrer comment ils sont connectés.
Les fils impliqués dans le mouvement par exemple sont à la base du cerveau, tandis que ceux pour le traitement de la vision sont vers le côté.
Il y a beaucoup plus de neurones impliqués dans ce dernier parce que voir nécessite beaucoup plus de puissance computationnelle.
Alors que les scientifiques connaissaient déjà les circuits séparés, ils ne savaient pas comment ils étaient reliés ensemble.
D'autres chercheurs utilisent déjà les diagrammes de circuit, par exemple pour comprendre pourquoi les mouches sont si difficiles à swat.
Les circuits de vision détectent d'où vient votre journal enroulé, et ils transmettent le signal aux jambes volantes.
Mais surtout, ils envoient un signal de saut plus fort aux jambes face à l'objet de leur disparition imminente.
Donc on pourrait dire qu'ils sautent sans même avoir à penser – littéralement plus vite que la vitesse de la pensée.
Cette découverte peut expliquer pourquoi nous boisons rarement des mouches de courge.
Le diagramme de câblage a été fait en étirant un cerveau de mouche à l'aide de ce qui est essentiellement un gratteur de fromage microscopique, en photographiant chacune des 7 000 tranches et en les mettant numériquement.
Puis l'équipe de Princeton a appliqué l'intelligence artificielle pour extraire les formes et les connexions de tous les neurones.
Mais l'IA n'était pas parfaite – les chercheurs devaient encore corriger plus de trois millions d'erreurs à la main.
Il s'agissait en soi d'un tour de force technique, mais le travail n'a été fait qu'à moitié.
Selon le Dr Philipp Schlegel, qui est également du Laboratoire de biologie moléculaire des Conseils de recherches médicales, la carte n'a de sens que s'il y avait une description de ce que chaque fil devait faire.
Ces données sont un peu comme Google Maps mais pour les cerveaux : le schéma de câblage brut entre neurones est comme savoir quelles structures correspondent aux rues et aux bâtiments.
Décrire les neurones, c'est comme ajouter les noms des rues et des villes, les horaires d'ouverture des affaires, les numéros de téléphone, les commentaires, etc.
sur la carte.
Vous avez besoin des deux pour qu'il soit vraiment utile.Le connectome de mouche est disponible à tout scientifique qui veut l'utiliser pour guider leur recherche.
Le Dr Schlegel croit que le monde des neurosciences verra -une avalanche de découvertes dans les prochaines années - grâce à cette nouvelle carte.
Un cerveau humain est tellement plus grand que les mouches, et nous n'avons pas encore la technologie pour capturer toutes les informations sur son câblage.
Mais les chercheurs croient que peut-être dans 30 ans il pourrait être possible d'avoir un connectome humain.
Le cerveau volant, disent-ils, est le début d'une nouvelle compréhension plus profonde du fonctionnement de notre propre esprit.
La recherche a été menée par une importante collaboration internationale de scientifiques, le Consortium FlyWire.

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