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Pour approfondir les connaissances en IA, des chercheurs cartographient le cerveau d'une souris

Des chercheurs ont créé une carte 3D d'un morceau du néocortex du cerveau d'une souris à partir d'un ensemble de données, accessible en open source, de 200 000 cellules cérébrales et 500 millions de synapses. Le but : mieux comprendre le cerveau pour améliorer les algorithmes d'intelligence artificielle et faire progresser la recherche dans ce domaine.
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Pour approfondir les connaissances en IA, des chercheurs cartographient le cerveau d'une souris
Pour approfondir les connaissances en IA, des chercheurs cartographient le cerveau d'une souris © MICrONS

Le Baylor College of Medicine, l'Allen Institute et de l'Université de Princeton ont cartographié en trois dimensions un morceau du néocortex du cerveau d'une souris. Cette partie du cerveau contient "des milliards de neurones communiquant à travers des milliards de connexions qui ont doté les mammifères de capacités étonnantes telles que la perception, la cognition et le contrôle moteur", détaille Andreas Tolias, professeur en neurosciences et directeur du Centre de neurosciences et d'IA à Baylor. 

La taille d'un grain de sable
Le jeu de données, accessible en open source, contient le schéma de câblages d'environ 200 000 cellules cérébrales et près de 500 millions de synapses, toutes contenues dans un morceau de cerveau d'un millimètre cube, soit la taille d'un grain de sable. En pratique, les données anatomiques ont été recueillies à l'aide d'un microscope électronique (ME) par les équipes du Baylor College of Medicine.

Puis, l'Allen Institute a conservé et découpé le morceau de cerveau en plus de 27 000 tranches, chacune ne dépassant pas le 1/400ème de l'épaisseur d'un cheveu humain. Il a ensuite capturé un total de 150 millions d'images. Enfin, l'équipe de Princeton a utilisé l'intelligence artificielle pour segmenter les images définissant individuellement chaque cellule et ses composants internes. 

"Nous avons traité le circuit cérébral comme un ordinateur en nous posant trois questions : que fait-il ? Comment est-il câblé ? Quel est le programme ?", commente Clay Reid, chercheur à l'Allen Institute. "Les reconstructions que nous présentons aujourd'hui nous permettent de voir les différents éléments du circuit neuronal : les cellules du cerveau et le câblage, avec la capacité de suivre les fils pour cartographier les connexions entre les cellules. La dernière étape consiste à interpréter ce réseau, auquel cas nous pourrons peut-être dire que nous pouvons lire le programme du cerveau", a-t-il ajouté. 

Approfondir les connaissances en IA
Ces travaux visent à mieux appréhender le fonctionnement du cerveau pour faire progresser les recherches en IA. "Les programmes informatiques ont connu une révolution massive au cours de la dernière décennie, mais il manque encore quelque chose : les programmes d'aujourd'hui sont faciles à tromper. À bien des égards, ils sont beaucoup plus stupides qu'une souris", explique Xaq Pitkow, professeur en neurosciences. 

Cette recherche a été financée en partie par l'Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), une organisation du Bureau du directeur du renseignement national américain chargée d'orienter la recherche vers les défis posés à la communauté du renseignement américain.  

Google dans la course
Des chercheurs de Google AI et de l'Université d'Harvard mènent un projet de recherche similaire. Ils ont présenté les résultats de leurs travaux en juin dernier. Ils 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", affirmaient les chercheurs de la firme de Mountain View dans un billet de blog. 

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