Le projet Blue Brain

25 mai 2019
Découvrez ici en quoi consiste ce projet !

Les astrophysiciens regardent à l’extérieur pour comprendre la mécanique des astres. Les neuroscientifiques, eux, regardent à l’intérieur pour comprendre celle du cerveau humain. Ce chemin ambitieux est un désir de la science qui est né il y a de nombreuses décennies. Il s’est maintenant transformé en projet d’étude. L’initiative porte le nom de Blue Brain. Elle est née en 2005, des mains du professeur suisse Henry Markram.

L’être humain a pour habitude de dessiner des cartes pour marquer les découvertes d’une exploration. Il peut ainsi laisser des preuves qui peuvent être transmises et étudiées par d’autres personnes.

Une carte digitale

Tout comme les cartes du Nouveau Monde, d’encre et de papier, qui représentaient les chemins d’un nouveau continent, le projet Blue Brain cherche à élaborer une carte sous forme de support digital qui modéliserait de la façon la plus précise possible les sentiers neuronaux du cerveau humain et la façon dont ils s’activent. Une carte qui nous permettrait de connaître les moindres recoins de cet organe. 

Pour parvenir à une représentation précise de l’architecture et de la dynamique fonctionnelle du cerveau humain, le point de départ de l’initiative a été la reconstruction digitale du cerveau des rongeurs.

Il y a 14 ans, au mois de mai, l’Institut du Cerveau et de l’Esprit de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a proposé de reconstruire la structure et la fonction du cerveau. D’une façon biologiquement détaillée. La technique employée est celle de l’ingénierie inversée et le projet s’appuie sur des simulations et des représentations cérébrales.

Le choix du cerveau du rongeur en tant que base représentative du cerveau humain, certainement plus complexe, s’appuie sur sa similitude -à différentes échelles de circuits- en tant que cerveau de mammifère. La technologie à la base de cette initiative est le superordinateur Blue Gene qui travaille avec le programme informatique NEURON.

projet Blue Brain

 

Le fondement empirique du projet, et le modèle sur lequel il s’appuie, est une carte des connexions entre les neurones du cerveau, connue sous le nom de connectomeCe modèle implique une simulation digitale réaliste, en termes biologiques, des neurones cérébraux. On espère qu’il se transforme en une encyclopédie des mystères du cerveau et de l’esprit.

Les projets parallèles

Un projet d’une telle envergure ne pouvait pas naître sans collaborations internationales. C’est pour cela que d’autres projets se sont développés en parallèle, pour soutenir et compléter Blue Brain.

  • Le projet Cajal Blue Brain, coordonné par le CeSViMa (Centre de Supercomputation et de Visualisation de Madrid).
  • Le projet Joshua Blue, d’IBM, qui vise à créer des ordinateurs et des programmes d’intelligence artificielle imitant l‘esprit humain.
  • Le HBP ou Human Brain ProjectDe nombreuses universités de toute l’Europe collaborent, sur les plans scientifique et informatique, pour avoir des connaissances plus détaillées sur le cerveau humain.

Qu’est-ce qui différencie Blue Brain d’autres projets similaires ?

Les reconstructions et les simulations permises par la supercomputation supposent une approche radicalement différente de la compréhension de la fonction cérébrale car elles l’abordent comme une structure possédant différents niveaux. Cette formation en « couches » accueillerait ainsi la diversité fonctionnelle de l’esprit avec son infinité de complexités.

Cette perspective permet de rendre réalisable l’un des défis scientifiques les plus difficiles de la science actuelle. La compréhension du cerveau en tant que système complexe à plusieurs échelles. Un travail pour lequel ce type de neuroscience de la simulation est fondamental.

La minutie avec laquelle fonctionne la modélisation neuronale dans ce projet supposerait, en dernière instance, la construction d’une simulation cérébrale sur le plan moléculaire, ce qui ouvrirait un chemin à l’étude des effets de l’expression génique. On espère ainsi aboutir à des bénéfices cliniques sans précédents.

Brève histoire du projet

  • 2005 : le premier modèle cellulaire est achevé
  • 2008 : on parvient à la construction de la première colonne cellulaire néocorticale artificielle, composée de 10.000 cellules
  • 2011 : on construit un modèle qui multiplie par cent le nombre de cellules du point antérieur et atteint un total d’un million de cellules
  • 2014 : un cerveau de souris est artificiellement reconstruit sur le plan cellulaire
  • 2023 : à cette date, on prévoit la reconstruction complète d’un cerveau humain. Cela inclurait un total de 100 billions de cellules
projet Blue Brain

 

 

Pourquoi autant d’efforts ?

En plus des avantages cliniques que supposerait une connaissance si profonde du cerveau humain, il existe un but ultime qui éclaircirait de nombreux mystères.

Si l’on parvenait à comprendre comment s’articulent les pièces du cerveau humain, on pourrait, en principe, finir par aboutir à une compréhension plus que théorique de la conscience humaineUn but que poursuivent et qu’ont poursuivi des centaines de scientifiques et de penseurs tout au long de l’histoire.

L’année dernière, le projet Blue Brain a publié son premier atlas neuronal digital en 3D. Il offre des informations sur les types de cellules cérébrales, leur nombre et leur position dans un total de 737 régions cérébrales.

Le passage d’un manuel classique de neuroanatomie -avec ses dessins bidimensionnels- à un atlas en 3D de ce genre est bien évidemment un grand pas pour l’humanité.

 

  • Schonberg T, Fox CR, Poldrack RA (2011) Mind the gap: bridging economic and naturalistic risk-taking with cognitive neuroscience. Trends Cogn Sci 15: 11–19.
  • Vorhold V (2008) The neuronal substrate of risky choice: an insight into the contributions of neuroimaging to the understanding of theories on decision making under risk. Ann N Y Acad Sci 1128: 41–52.