L’image tridimensionnelle montre presque chaque neurone et son réseau de connexions dans un millionième de cerveau humain : obtenue par une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de Harvard avec la contribution de Google, elle contient environ 57 000 neurones, 230 millimètres de vaisseaux sanguins et près de 150 millions de synapses.
Une millimètre cube de cerveau humain comme jamais vu auparavant : les chercheurs de l’Université de Harvard ont étonné avec la carte de tissu cérébral la plus détaillée jamais réalisée, créée avec l’aide des experts de Google. À l’intérieur, il y a environ 57 000 neurones, 230 millimètres de vaisseaux sanguins et près de 150 millions de synapses, pour un total de 1 400 téraoctets de données. À ce jour, c’est l’image d’une partie du cerveau humain avec la résolution la plus élevée jamais obtenue.
Pour réaliser une carte 3D aussi détaillée, les chercheurs ont utilisé des images de microscopie électronique à haute vitesse obtenues à partir d’un exemplaire de tissu de cortex préfrontal (5000 images), les utilisant pour entraîner un modèle d’apprentissage automatique qui les a « réassemblées » électroniquement. Les chercheurs ont expliqué que le seul ensemble de données brutes occupait 1,4 pétaoctets, et leur combinaison avec les algorithmes d’intelligence artificielle pour coder les couleurs et reconstruire le réseau neuronal complexe a pris près de 10 ans.
L’exploit, qui représente probablement le travail informatique le plus intensif de toutes les neurosciences, a été publié dans un article de recherche dans la revue Science. « Pour comprendre vraiment comment fonctionne le cerveau humain, comment il traite l’information, comment il stocke les souvenirs, nous avons besoin de cartes avec ce niveau de résolution nanométrique », a déclaré Viren Jain, chercheur principal chez Google et co-auteur de l’article.
L’objectif final de la collaboration, soutenue par l’Initiative BRAIN du National Institutes of Health des États-Unis, est de créer une carte à haute résolution du réseau neuronal de l’ensemble du cerveau d’une souris, ce qui représente environ 1000 fois la quantité de données récemment produites pour la carte d’un millimètre cube de cerveau humain. Un « fragment », comme l’appellent ironiquement les chercheurs, qui ont souligné qu’un téraoctet de données est pour la plupart des gens un espace gigantesque, bien qu’un tout petit morceau de cerveau humain occupe en réalité des milliers de téraoctets.
La carte, disponible gratuitement sur une plateforme web appelée Neuroglancer, se veut une ressource que d’autres chercheurs pourront utiliser pour faire leurs propres découvertes. « Désormais, quiconque souhaite étudier le cortex humain avec ce niveau de détail peut accéder personnellement aux données », a ajouté Jain. « Tout le monde peut évaluer certaines structures pour s’assurer que tout est correct, puis publier ses propres résultats ».