Dans la série Star Trek Voyager, le vaisseau spatial est équipé de poches de liquide biologique contenant un réseau artificiel de neurones. Celui-ci serait plus efficace et rapide qu'un ordinateur classique, en raison de sa grande complexité et de sa capacité à évoluer dynamiquement en fonction des besoins. Cette idée a inspiré plus d'un chercheur et des projets multinationaux comme le Human Brain Project témoignent de l'intérêt croissant des scientifiques pour la plus puissante des machines cognitives...
Parmi eux, le professeur Shy Shoham, de la Faculty of Biomedical Engineering du Technion - Israel Institute of Technology, dont les travaux pourraient nous aider à obtenir un jour des ordinateurs neuronaux.
Les réseaux neuronaux artificiels sont relativement faciles à préparer dans un milieu de culture approprié mais, il y a encore quelques années, on avait du mal à analyser un tel milieu en trois dimensions. Un problème auquel s'est attaqué le groupe du professeur Shy Shoham du Technion. Pour mémoire, celui-ci avait développé au cours des dernières années des lunettes pour aveugles, lui valant un article dans Nature Communications en 2013.
Plus récemment, le groupe s'est donc tourné vers l'analyse optique d'un réseau tridimensionnel de neurones.
Pour ce faire, il a placé du tissu cérébral de souris dans un milieu de culture tamponné avec différents agents de croissance (insuline, BDNF, L-glutamine, etc.). Le milieu avait à la fin une concentration en neurones entre 40.000 et 60.000 cellules par micro-L-1. L'ajout d'un indicateur fluorescent de calcium a ensuite permis d'effectuer des analyses avec une méthode développée par le groupe, le Scanning-Line Temporal-Focusing (SLITE)- Two-Photon Laser Scanning Microscopy (TPLSM). Le principe : un microscope à double photon est utilisé pour analyser en profondeur l'échantillon (plusieurs millimètres) et le système est couplé à une lecture grâce à un laser à pulsations ultra-rapide qui irradie toute une ligne.
Les résultats peuvent être visualisés sur le site du groupe. Comme on peut l'apercevoir sur les vidéos, le réseau neuronal apparaît en trois dimensions avec une grande précision. Ce qui a permis d'obtenir plusieurs résultats intéressants, notamment sur la manière dont vieillissent les réseaux neuronaux, ces derniers se propageant de moins en moins vite avec le temps, mais avec une connectivité qui se stabilise.
Un nouveau pas vers les réseaux neuronaux artificiels
La preuve a été apportée que l'on peut maintenant analyser les réseaux neuronaux en 3D, ce qui ouvre la voie à des recherches plus poussées dans les domaines qui se limitaient jusqu'alors à la 2D : cerveaux artificiels, étude des neurones, etc. Cette avancée permettra en outre de renforcer les algorithmes utilisés dans les réseaux neuronaux artificiels informatiques, dont le fonctionnement imite le cerveau. On peut également citer la revue du professeur Shoham sur les progrès en matière d'interface cerveau-machine. Gardons un oeil intéressé sur ce groupe, dont les travaux nous fournissent autant des outils pour faire plus de recherche (visualisation 3D) que des applications pratiques (lunettes pour aveugles).
Source Bulletins Electroniques