Les chercheurs de Google et Harvard cartographient le cortex cérébral en 3D

Des chercheurs de Google AI et de l'Université d'Harvard ont cartographié le cortex cérébral humain pour pouvoir l'étudier en profondeur. Ils ont publié un data set d'1,4 pétaoctets qui comprend des données d'imagerie qui couvrent environ un millimètre cubes de tissu cérébral.

Les chercheurs de Google et Harvard cartographient le cortex cérébral en 3D © Google

L'étude des réseaux de neurones du cerveau est particulièrement difficile car il n'existe à l'heure actuelle aucune cartographie du cerveau humain. Or, comprendre comment ces cellules nerveuses interagissent entre elles pourrait permettre de répondre à certaines interrogations sur les pathologies neurodégénératives ou l'addiction par exemple.

C'est pour cette raison que les chercheurs de Google AI, la division de Google dédiée à l'intelligence artificielle, et le Lichtman Lab de l'Université d'Harvard, spécialisé dans la cartographie des connexions neuronales, ont décidé de cartographier le cortex frontal.

Egalement appelée la substance grise, cette partie est l'une des structures les plus complexes du cerveau et joue un rôle crucial dans la plupart des fonctions cognitives, telles que la pensée, la mémoire, la planification, la perception, le langage et l'attention. Elle est composée d'une centaine de type de neurones organisés en six couches.

La publication d'un data set 
Google AI et le Lichtman Lab ont créé une carte 3D gratuitement consultable d'une partie du cortex cérébral à partir d'un data set baptisé "H01". Il s'agirait du "plus grand échantillon de tissu cérébral imagé et reconstruit à ce niveau de détail toute espèce confondue", affirment les chercheurs de la firme de Mountain View dans leur billet de blog.

Cet échantillon a été imagé à une résolution de 4 nm par microscope électronique, reconstruit, annoté par des techniques de calcul automatisées puis analysé pour obtenir des informations préliminaires sur la structure du cortex humain. Le data set d'1,4 pétaoctets comprend des données d'imagerie qui couvrent environ un millimètre cube de tissu cérébral et comprend des dizaines de milliers de neurones reconstruits, des millions de fragments de neurones, 130 millions de synapses annotées ainsi que 104 cellules.

 
Les scientifiques ont utilisé H01 pour étudier le cortex cérébral. Leurs travaux sont consultables sur bioRxiv mais n'ont pas encore été approuvés par le comité de lecture d'une revue scientifique. Ils expliquent par exemple avoir découvert de nouveaux types de cellules.

Relever le défi du stockage
Mais le travail est loin d'être terminé puisque que les chercheurs n'ont cartographié qu'une partie du cortex cérébral. Or, pour continuer ce travail, il faudra relever un défi majeur : le stockage des données. Le cerveau entier d'une souris, moins complexe que le cerveau humain, pourrait déjà générer jusqu'à un exaoctet de données.