Excellente mise au point dans le journal Nature à propos de  l'Imagerie Fonctionnelle par Résonance Magnétique (IRMf).

La technique utilise la circulation sanguine pour mesurer l'activité neuronale, sans injection d'un agent de contraste. Cette méthode, non invasive, permet donc d'explorer les zones profondes du cerveau.

En fait les chercheurs mesurent l'oxygène transporté dans le sang par l'hémoglobine et il est admis que les signaux obtenus sont liés à une demande accrue de sang oxygéné lorsque les neurones deviennent électriquement actif en réponse à une tâche.

Cependant de nombreuses questions restent posées comme le montre cet article.

Il y a près de 100 milliards de neurones dans le cerveau humain. Au cours des dernières années, d'énormes progrès ont été accomplis à propos de la structure, de la génétique, de la connaissance du rôle de ces cellules nerveuses.

Cependant, le coeur du fonctionnement du système nerveux central se situe au niveau de la connectivité neuronale, des liens tissés depuis les microcircuits jusqu'au réseaux régionaux du cerveau.

Pour traiter l'énorme quantité de données qui doivent être collectées pour analyser ces processus, de grands groupes de recherche ont récemment uni leurs forces pour former un véritable consortium.

La revue Science présente, dans sa livraison de novembre 2013, un numéro spécial tout à fait passionnant dans ce domaine.

Point de philosophie ici, mais de la science.

J'ai plusieurs fois signalé comment l'IRMf (fonctionnelle) permettait de lire dans notre cerveau à livre (presque !) ouvert :

 VOIR :

- Image magnétique : de l'IRM au patient numérique,

Grâce à l'IRMf, l'activité électrique des neurones peut être suivie en temps réel.

Une équipe de chercheurs, dirigée par Enzo Tagliazucchi (Institut de psychologie médicale, Christian Albrechts Université de Kiel), vient de montrer combien l'activité cérébrale varie considérablement entre les états conscients et inconscients.

Les changements dynamiques observés en neuroimagerie entre différents états de conscience (sommeil, anesthésie, activité), témoignent de la façon dont le cerveau "explore l'espace de ses propres configurations possibles." 

Grâce à différentes techniques d'imageries, la cartographie ( encore grossière) du cerveau se dévoile peu à peu.

Il y a un siècle, le neurophysiologiste  allemand Korbinian Brodmann avait recensé 52 aires différentes dans le cortex cérébral ; aujourd'hui les chercheurs identifient  au moins 180 régions différentes, importantes pour le langage, la perception, la conscience, la pensée, l'attention et la sensation.

Le but de cette cartographie est - ni plus ni moins - de déterminer comment les 100 milliards (environ) de neurones du cerveau humain sont câblés.

Les images réalisées (notamment par IRM de diffusion/tractographie- e-MRI)  sur 1200 jeunes adultes en bonne santé qui ont accepté de participer au Projet Human Connectome  (consortium dirigé par l'Université de Washington, l'Université du Minnesota et l'Université d'Oxford  - WU-Minn HCP) ,  a confirmé l'existence de 83 régions cérébrales connues et a ajouté 97 nouvelles.

La cartographie du cerveau est définie par la Société pour la cartographie et le traitement du cerveau (Society for Brain Mapping and Therapeutics - SBMT) comme l'étude de l'anatomie et du fonctionnement du cerveau et de la moelle épinière grâce à l'utilisation de l'imagerie (intra-opératoire, microscopique, endoscopique et l'imagerie multi-modalité).

Parmi les techniques d'imagerie son peut citer :

- les imageries utilisant la résonance magnétique (imagerie structurelle et fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) et l'IRM de diffusion (IRMd),

- la magnétoencéphalographie (MEG),

- l'électroencéphalographie (EEG),

- la tomographie par émission de positons (TEP),

- la spectroscopie proche infrarouge (NIRS).

Le but de cet article n'est pas de rentrer dans le détail de ces techniques, mais de montrer comment la numérisation des données qu'elles fournissent produisent... de véritables oeuvres d'art !

Santiago Ramón y Cajal était un biologiste espagnol,  Prix Nobel de physiologie ou médecine en 1906 pour ses travaux sur l'organisation du système nerveux... mais aussi un artiste !

Cajal a soutenu que le système nerveux était constitué de milliards de cellules indépendantes mais interconnectées : c'est la « théorie du neurone », énoncée officiellement par Whilhem Waldeyer en 1891, et qui sera le fondement de toute la neurophysiologie moderne.

Après avoir renoncé à une carrière artistique, Santiago  Cajal mis son talent de dessinateur au service de la science. 

En utilisant la technique d’imprégnation argentique (méthode de Golgi), qui permet de colorer les neurones en noir et de laisser toutes les cellules environnantes incolores, il put démêler la constitution cellulaire du système nerveux.

Cette technique lui a permis par exemple de décrire différents types cellulaires composant le système nerveux et de découvrir une cellule alors inconnue, qui depuis porte le nom de qellule Interstitielle de Cajal.

Les dessins de Ramon y Cajal sont encore aujourd’hui dans plusieurs manuels de sciences, plus d'un siècle après leur réalisation. 

Un spectromètre, quelques algorithmes ou un crayon et du papier... l'art est partout dans l'histoire des sciences !

Les chercheurs veulent faire encore plus fort : cartographier un cerveau en gestation.

Ils accumulent actuellement des milliers d'images de cerveau de foetus pour comprendre comment s'établissent les câblages neuronaux. Ils leur faut pour cela visualiser l'anatomie cérébrale, de l'embryon au nouveau-né.

Plus précisément le projet le plus avancé vise à établir les premières cartes 3D du cerveau humain entre 20 et 44 semaines de gestation.

Il s'agit d'une prouesse technique, notamment du fait qu'un foetus est toujours en mouvement, ce qui implique des corrections des données de l'IRM de diffusion par des calculs fort complexes.

 Avec ce formidable travail, les scientifiques espèrent comprendre comment des dysfonctionnements tels que l'autisme, la paralysie cérébrale, les troubles du déficit de l'attention... peuvent s'installer.

LIRE :“The Human Connectome Project’s neuroimaging approach”

VOIR CI-DESSOUS

-Human Brain Project,

-  The Blue Brain Project

VOIR sur le SITE :

- Image magnétique -3-

Le lundi 19 septembre 2016, 400 chercheurs en neurosciences, médecins, physiciens, bio-informaticiens, éthiciens,... conseillers scientifiques gouvernementaux, bailleurs de fonds, sont réunis à l'Université Rockefeller de New-York pour organiser et coordonner la recherche mondiale sur le cerveau.

Il s'agit là d'une première mondiale, à la hauteur du défi proposé.

Actuellement deux grands projets (que j'évoque ci-dessus) ont été initiés :

- le projet européen : the  "Human Brain Project"

- le projet américain "Brain Initiative", lancé par le Pdt Obama en 2013.

Il est clair que le coût colossal de ces recherches (qui faisait grincer quelques dents en Europe) ne pouvait qu'inciter au rapprochement.

 On peut mettre en parallèle le travail de plusieurs consortiums sur le cerveau et la réalisation de superordinateurs simulant des millions de connections neuronales avec le HGP (Human Genome Project).

Par exemple le "Human Brain Project " porté par l'Ecole Polytechnique de Lausanne, qui est un des deux FET Flagships (projet phare) de l'Union Européenne, vise à construire un " cerveau artificiel".

Comme pour le HPG, de nombreuses équipes, - de toutes disciplines - sont impliquées :  médecins, neuroscientifiques, physiciens, biologistes, informaticiens, bio-informaticiens, mathématiciens, statisticiens, chimistes, éthiciens, philosophes...

Le projet suscite néanmoins en Europe quelques controverses.

Les chercheurs disent avoir réalisé un cerveau simplifié de souris.

L'Amérique du nord n'est pas en reste. Des fonds considérables sont débloqués, notamment autour de " The Brain Initiative" soutenue par les  instances fédérales :  NIH, NSF, FDA... dont l'objectif est d'établir la carte des neurones du cerveau humain.

Les Canadiens de l'Université de Waterloo, développent le projet SPAUN (Sematic Pointer Architecture Unified Network) qui a pour but la réalisation du premier cerveau artificiel conçu à partir du modèle humain (un embryon à 2,5 millions de neurones a été décrit).

Enfin, il faut signaler les travaux de l'Institut des Neurosciences à La Jolla (San Diego) qui développe une approche théorique du fonctionnement du cerveau appelée modélisation neuronale synthétique ; une simulation informatique à grande échelle du système nerveux.

Quand on évoque le vieillissement du  cerveau, on met plutôt en avant les aspects négatifs : pathologies lourdes comme la maladie d'Alzheimer, ou bien d'autres maladies neurodégénératives. 

Pourtant, l'histoire propose maints exemples, dans tous les domaines, d'hommes et de femmes d'un 3ème âge "avancé", ayant conservé une grande créativité et une vivacité d'esprit remarquable. 

Faut-il oublier Titien, Socrate, Léonard de Vinci et beaucoup d'autres ?

Un numéro spécial de la revue Science fait le point sur les mécanismes du vieillissement cérébral. 

En vieillissant, notre cerveau se réorganise en permanence en réponse à de nouvelles expériences, heureuses ou douloureuses. 

Même après des événements physiques ou psychologiques traumatisants, comme un accident vasculaire cérébral ou la disparition subite d'un être cher, l'étonnante plasticité du cerveau permet à tout âge de compenser (en partie) et de s'adapter.

Voir en particulier : 

Plasticité du cerveau vieillissant : Nouvelles orientations en neurosciences cognitives.

Angela Gutchess, Sciences, 31 Octobre 2014 : 579 - 582

Le nouvel échec d'un candidat médicament, venant après beaucoup d'autres, confirme que les chercheurs sont encore très loin de la solution dans le traitement de cette pathologie redoutable et en pleine expansion.

Biogen à Cambridge (Massachusetts) et Esai à Tokyo qui développaient l'aducanumab viennent d'annoncer leur  décision de suspendre leurs essais de phase III après avoir pris connaissance de l'avis d'un comité indépendant indiquant qu'il était peu probable que le médicament ralentisse le déclin cognitif comme prévu. 

Cette molécule est un anticorps conçu pour se lier et éliminer les plaques collantes de β-amyloïde suspectées d'être à l'origine de la maladie en s'agglutinant autour des neurones, en bloquant leur communication et, finalement, en les tuant. 

Pourtant la piste "anti amyloïde" semblait être la plus prometteuse...

Certains pensent que les plaques amyloïdes étaient déjà trop importantes dans l'échantillon utilisé pour l'essai clinique, constitué de personnes atteintes de formes précoces et légères de la maladie d'Alzheimer.

D'autres anticorps sont en cours d'études, notamment sur des patients asymptomatiques présentant une accumulation d’amyloïde (solanezumab, crenezumab)... avec des résultats actuellement décevants.

Parmi les approches non amyloïdes, des molécules ciblant la protéine tau qui s'accumule dans les neurones du cerveau des malades sont à l'étude... mais là aussi les chercheurs patinent... et reviennent au fondamental, c'est à dire à une meilleure connaissance du cerveau.

Les travaux récents sur la neurogenèse ont montré que la production de nouveaux neurones se poursuivait à l'âge adulte dans certaines zones du cerveau.

La neurogenèse adulte désigne l’ensemble des processus qui, à partir de la division des cellules souches neurales, donne naissance à des cellules capables de se différencier en neurones et de s’intégrer dans les circuits préexistants du cerveau.

Cependant, les recherches sur cette plasticité cérébrale sont toujours en développement, et parfois des résultats totalement contradictoires sont publiés dans des revues de très haut niveau, comme Nature.

Le débat sur l'existence d'une neurogenèse adulte dans l'hippocampe est en particulier passionnant.

Situé dans les lobes temporaux et appartenant au système limbique, l’hippocampe joue un rôle central dans la mémorisation et la navigation spatiale, un rôle déterminant dans la formation de nouveaux souvenirs d' événements vécus (mémoire épisodique).

Tout récemment des chercheurs du  VA San Diego Healthcare System et de l'Université de Californie à San Diego, ont montré que l’hippocampe serait aussi responsable de la mémoire déclarative, c’est-à-dire la mémoire qui peut être verbalisée, et qui comprend la mémoire des faits en plus de la mémoire épisodique.

L'’existence d’une neurogenèse adulte dans l’hippocampe humain a d’abord été mise en évidence en 1998 puis confirmée par une vingtaine de publications.

Coup de tonnerre en 2018, Nature publie un article tendant à démontrer que la neurogenèse dans l'hippocampe ne se manifeste pas au-delà de l'enfance chez l'homme.

Mais quelques semaines après cette  publication, Maura Boldrini et al (Université de Columbia, New York)  mettent en évidence une production de nouveaux neurones dans l’hippocampe chez l’adulte sain, même âgé !

Les auteurs de cette étude ont utilisé des techniques de détection immunohistochimiques similaires à celles de leur prédécesseur.

Deux raisons sont invoqués par M. Boldrini pour justifier ces différences : elle n'a utilisé que des tissus cérébraux d'individus exempts de troubles psychiatriques ou neurologiques et pris en considération l'hippocampe entier.

Enfin, tout récemment (25 mars 2019) une publication en ligne vient confirmer ce dernier résultat en démontrant que la neurogenèse de l'hippocampe chez l'adulte est abondante chez les sujets neurologiquement sains et diminue fortement chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer.

Le fait que le tissu cérébral de personnes âgées de 52 à 97 ans, atteintes de la maladie d'Alzheimer, présente une baisse nette et progressive de la neurogenèse ouvre évidemment une piste : trouver le moyen de promouvoir la génération de neurones dans l'hippocampe des malades pour freiner et même inverser les déficits cognitifs.

Mais il y a loin de la coupe aux lèvres et le cerveau n'a pas encore livré tous ses secrets !

Sera-t-il bientôt possible de réparer certains de ces cerveaux présentant une pathologie ou bien même utiliser des neurones-robots ?

Pensez-vous qu'il sera bientôt possible d'atteindre la singularité ?

Pour comprendre ce qui se prépare pour votre cerveau, regardez ceci :

What is Singularity University?

... et lisez cela :

Ray Kurzweil: In The 2030s, Nanobots In Our Brains Will Make Us 'Godlike'

... mais ne croyez pas tout ce qui est écrit !

C'est évidemment beaucoup moins que les 86 milliards d'un cerveau humain, mais SPAUN (Semantic Pointer Architecture Unified Network), concocté par une équipe de l'Université de Waterloo (Canada), est déjà capable d'effectuer des raisonnements mathématiques simples.

Il se distingue des travaux de l'Institut du cerveau de San Diego (NSI, La Jolla) par une bien meilleure approche du fonctionnement réel de notre cerveau. De plus, il peut accomplir plusieurs tâches à la fois.

Pour son créateur, le professeur Chris Eliasmith, directeur du Centre for Theoretical Neuroscience à Waterloo :

" C’est le premier modèle qui commence à présenter la façon avec laquelle nos cerveaux peuvent effectuer une grande variété de tâches de manière flexible; comment celui-ci coordonne la circulation de l’information entre les différentes zones pour présenter un comportement complexe."

Lire aussi : Construire le cerveau humain ,  Christian K. Machens

" Tout comme les ingénieurs peuvent construire des voitures et des ordinateurs, car ils savent comment ils fonctionnent, nous serons en mesure de construire un cerveau [...], si nous comprenons les calculs qui sont effectués dans les diverses zones cérébrales, et la manière dont ces calculs sont mis en oeuvre au niveau des réseaux de neurones... "

La multiplication du nombre de connections neuronales est maintenant dépassée dans la course vers le cerveau artificiel !

Rappel : voir ci-dessus le projet Bluebrain de l'EPFL (Lausanne)

Écho la Nymphe qui aime tant à parler, et qui ne saurait jamais parler la première, ni se taire quand les autres parlent, aperçut un jour Narcisse à la Chasse.

Semblable aux autres Nymphes, elle n'était pas une simple voix, comme elle l'est aujourd'hui; elle était cependant dès lors également causeuse, et avait le défaut de ne répéter que les dernières paroles qu'elle entendait. C'était ainsi que Junon l'avait punie.

Narcisse s'étant égaré et ne voyant aucun de ses gens, se mit à crier, y a-t-il quelqu'un près de moi? Écho répon­dit, moi.

Cette voix l'étonne, il jette les yeux de tous côtés sans rien apercevoir; approchez donc, dit-il, d'un ton élevé: Écho répète les mêmes paroles, approchez donc; il regarde encore avec plus d'atten­tion, et comme personne ne venait, pourquoi me fuyez-vous donc, dit-il? me fuyez-vous donc, lui répondit Écho.

Comme cette voix continuait à l'entretenir dans la même erreur, joignons-nous, dit-il, Écho, qui ne pouvait répondre à rien de plus touchant pour elle, dit,  joignons-nous. Sur cela elle se mit à le suivre hors du Bois, dont il était sorti, espérant enfin de se jeter à son cou.

Narcisse cherchant a se débarrasser d'elle, ne croyez pas, lui dit-il, que je vous aime: La Nymphe répéta ces derniers mots, je vous aime.

Honteuse et confuse des refus de son Amant, Écho se retira dans le fond des Bois, et alla se cacher dans les lieux les plus épais. Depuis ce temps-là, elle n'habite plus que les Antres et les Rochers. Là, consumée par le feu de son amour, et dévorée par le chagrin que les refus de Nar­cisse lui avaient causé, elle tomba dans une langueur mortelle, et devint si maigre et si défaite, qu'il ne lui resta que les os et la voix; ses os même furent changés en rochers, et elle n'a plus que cette voix qu'on entend dans le fond des Forêts et des Cavernes où elle se tient cachée.

Toutes les autres Nymphes qui avaient voulu plaire à Narcisse, avaient essuyé les mêmes mépris que la belle Echo. Puisse-t-il, lui dit un jour une aimable personne qui ne pouvait plus supporter ses dédains, puisse-t-il lui-même éprouver toutes les rigueurs de l'Amour, et ne posséder jamais l'objet de sa tendresse!

La Déesse Némésis écouta une prière si juste, et l'exauça. Dans une Vallée charmante était une Fontaine dont l'eau extrêmement claire n'avait jamais été troublée ni par les Bergers ni par les Troupeaux: Envi­ronnée d'un gazon toujours vert, l'ombre des Arbres la défendait contre l'ardeur du Soleil. Invité par la beauté d'un lieu si charmant, Narcisse, que la chasse et la chaleur avaient extrêmement fatigué, vint un jour s'y reposer. Comme il voulait y éteindre sa soif, il fut attaqué tout d'un coup d'une autre espèce de soif bien plus dangereuse.

Narcisse devenu amoureux de sa propre image, qu'il avait vu dans une fontaine, et s'étant laissé mourir de langueur, les Dieux le changèrent en une fleur, qui porte encore son nom.

  Texte intégral ICI

  " Certains neurones très spécifiques, ne s’activent que si deux mouvements, saisie observée et saisie exécutée, sont réalisés de la même façon...

Des données neurophysiologiques (EEG, MEG, TMS) ainsi que d’imagerie cérébrale (TEP, IRMf) ont apporté de solides arguments en faveur de l’existence d’un système de neurones miroirs chez le sujet humain... " Giacomo RIZZOLATTI

J'ai déjà signalé diverses expériences qui montrent que les progrès de l'imagerie cérébrale permettent (presque !) de lire dans notre cerveau... à livre ouvert. 

L'engouement pour ces fameux neurones miroirs (qui s'activent aussi bien aux actions de soi que d'autrui) découverts par Giacomo Rizzolati, a largement dépassé le seul domaine des neurosciences pour aborder le vaste continent des sciences humaines.

Les notions d'empathie (neurones de l'empathie pour V.S. Ramachandran) et le fameux "désir mimétique" de René Girard - que j'ai évoqué à plusieurs reprises - mais aussi le penchant (trop) humain pour l'imitation (voire la servitude volontaire dont j'ai aussi beaucoup parlé) se verraient ainsi objectivées (*). 

Certains neurobiologistes disent aussi aujourd'hui que l'autisme serait lié à l'absence de certains neurones miroirs...

(*) : Voir ICI  un bref entretien avec de Jean-Michel OUGHOURLIAN, collaborateur à Stanford de René Girard.

Mais où se cache donc ce "souffle de vie" qui nous abandonne... à notre dernier soupir ?

Il est bien éloigné le temps de Descartes où l'on prétendait associer l'esprit, la conscience, l'âme... à une glande !

Mais alors comment expliquer qu'une conscience qui nous parait unique et singulière puisse émerger de multiples processus, gérés par différentes parties du cerveau ?

La complexité du cerveau est telle : 100 milliards de neurones, des centaines de milliards de connections synaptiques (125 trillions de synapses rien que dans le cortex cérébral), qu'il paraît fou de tenter de déterminer les mécanismes de la conscience et les parties du cerveau concernées.

Les neuroscientifiques peuvent voir les neurones s'activer et communiquer. Ils ont cartographié les régions du cerveau dont les connexions se déclenchent pendant la sensation, la prise de décision et la parole...

Mais à ce jour ils ne peuvent pas expliquer comment toute cette activité donne naissance à la conscience. 

Cependant, des théories embryonnaires circulent. Aussi une fondation (La Templeton World Charity Foundation, TWCF) a décidé de lancer... un concours, doté de 20 millions de dollars pour tester la demi-douzaine de théories qualifiées de sérieuses.

Dans un premier temps deux propositions vont s'affronter :

- celle qui est défendue par Stanislas Dehaene du Collège de France à Paris (théorie de l’espace de travail global, GWT).

Elle postule "que le cortex préfrontal du cerveau, qui contrôle les processus cognitifs d'ordre plus élevé, comme la prise de décision, agit comme un ordinateur central qui collecte et hiérarchise les informations provenant des entrées sensorielles. Il diffuse ensuite les informations vers d'autres parties du cerveau qui effectuent des tâches."

Dehaene pense que ce processus de sélection est ce que nous percevons comme une conscience. 

- celle proposée par Giulio Tononi de l’Université du Wisconsin à Madison (théorie de l’information intégrée, IIT), qui suggère que "la conscience découle de l'interconnexion des réseaux cérébraux. Plus les neurones interagissent les uns avec les autres, plus un être se sent conscient, même sans apport sensoriel."

Pour tester les systèmes, six laboratoires effectueront des expériences avec un total de plus de 500 participants, coûtant 5 millions de dollars à la fondation. Les laboratoires, aux États-Unis, en Allemagne, au Royaume-Uni et en Chine, utiliseront trois techniques pour enregistrer l'activité cérébrale pendant que des volontaires effectuent des tâches liées à la conscience : imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, électroencéphalographie et électrocorticographie (une forme d'EEG réalisée pendant chirurgie, dans laquelle les électrodes sont placées directement sur le cerveau).

 Dans une expérience, les chercheurs vont mesurer la réponse du cerveau quand une personne prend conscience d'une image. Le GWT prédit que l'avant du cerveau deviendra soudainement actif, alors que l'IIT indique que l'arrière du cerveau sera toujours active.

Une telle recherche peut paraître bizarre et plus propre à alimenter des débats philosophico-religieux que scientifiques.

En fait,  la compréhension du processus qui permet à un être vivant d'être conscient, est devenue de plus en plus importante pour les chercheurs qui souhaitent communiquer avec des patients comateux, ou déterminer si des systèmes d’intelligence artificielle pourraient devenir conscients ou encore apprécier le niveau de conscience des animaux.

Historiquement, les recherches sérieuses commencent avec le début de l'imagerie médicale et deviennent de plus en plus en plus pointues au fur et à mesure que la qualité de ces images s'améliorent.

Ainsi, en 1995, le neuroscientifique Joseph Bogen,  suggère, dans un article très spéculatif, que le thalamus (structure en deux parties située sur la ligne médiane du cerveau), pourrait bien héberger les neurones du "carrefour de la conscience". Il note que la formation de menues lésions dans les noyaux intralaminaires du thalamus provoquent typiquement un coma.

Cela dit, en conclusion de ses travaux il note : "Tenter d'observer la conscience revient à observer le vent... On ne peut en voir que les effets." !

Je vais directement à la publication la plus récente et qui me semble être la plus significative quant au fonctionnement de la conscience.

Il s'agit d'un article (Science Advances,  06 Feb 2019) qui rapporte les résultats d'une équipe internationale de chercheurs provenant de sept pays (Université de Liège en Belgique, Institut du cerveau et de la moelle épinière de Paris, INSERM, Universités de Paris-Saclay, de Barcelone, de Birmingham, Universités de Buenos Aires, de Western Ontario et du Weill Cornell Medical College à New York. Le professeur S.Dehaene, cité ci-dessus, fait partie des signataires.

Les auteurs ont tenu à préciser, de façon liminaire que leurs recherches se situent dans le cadre de "la position commune de diverses théories contemporaines qui suggèrent que la conscience se rapporte à un processus dynamique d’activité cérébrale autonome et coordonnée, facilitant l’adaptation à un environnement en constante évolution, plutôt que dans des descriptions statiques du fonctionnement du cerveau".

Ils ont notamment utilisé l'IRM fonctionnelle (qui repose sur le signal BOLD - Blood Oxygen Level Dependant - lié à l’aimantation de l’hémoglobine), pour étudier la façon dont les aires du cerveau communiquent entre elles. Quand une région du cerveau s'active, elle a besoin de plus d'oxygène et donc de plus de sang. Ces variations sont perçues même si les patients sont au repos. Les auteurs ont travaillé avec 53 patients à l'état végétatif, 59 en état de conscience minimale et 47 personnes en bonne santé (capables de réaliser des tâches d’imagerie mentale suivies par neuroimagerie).

Cela leur a permis d'identifier deux modèles de communication entre les régions du cerveau.

Chez des patients inconscients, des connexions simples, par exemple entre deux paires de régions ayant des liens directs de proximité, ont été mises en évidence.

En revanche, chez les personnes qui avaient un certain niveau de conscience, les interactions entre régions étaient plus dynamiques et beaucoup plus complexes. Ces chercheurs ont établis que « 42 régions du cerveau appartenant à six réseaux cérébraux jouaient un rôle important dans la cognition ». Ce réseau complexe d'interactions disparaissait quand les patients étaient plongés dans une anesthésie profonde, ce qui montre qu'il est bien caractéristique d'une forme de conscience.

Ces résultats établissent que la conscience repose sur la capacité du cerveau à maintenir une dynamique cérébrale riche et ouvrent la voie à la détermination d'empreintes digitales spécifiques et généralisables d'états conscients et inconscients.

La première étape dans la détermination de la conscience consiste donc à cartographier ces réseaux de connections complexes, qui s'activent dans un cerveau pensant.

Des recherches comme celle-ci peuvent potentiellement aider à comprendre comment des biomarqueurs objectifs peuvent jouer un rôle crucial dans la prise de décision médicale, dans le cas d'un coma profond par exemple. À l'avenir, il pourrait être possible de développer des méthodes pour moduler de manière externe ces signatures conscientes et rétablir un certain degré de conscience ou de réactivité chez les patients qui les ont perdues, par exemple en utilisant des techniques de stimulation cérébrale non invasives.

Je suis une nouvelle fois bluffé par le travail des équipes de Google qui font feu de tout bois, dans les domaines scientifiques, médical, technologiques, artistiques... bref dans tout ce qui peut être impacté par les progrès des sciences numériques... c'est à dire dans beaucoup de choses !

Google s'investit actuellement dans l'intelligence artificielle et remet à la mode les réseaux de neurones artificiels (RNA) en vogue dans les années 60.

"Les RNA parviennent à reproduire certaines capacités de l’intelligence humaine à partir de neurones formels dont le fonctionnement est calqué sur celui des neurones biologiques. Il s’agit avant tout d’une tentative de modélisation des mécanismes élémentaires du cerveau humain dans ses capacités d’apprentissage, de mémorisation et de traitement de l’information."

Eloïse Berthier

Concrètement, le réseau de neurones est capable de classer de manière automatique des éléments d’un ensemble en différentes catégories. 

Il permet également de construire des prévisions s’appuyant sur un jeu de donnée de départ. Enfin, il s’avère particulièrement performant pour la reconnaissance automatique de formes, d’images et de sons. C’est précisément dans ce domaine que Google l’utilise actuellement.

En médecine, où l'imagerie fournit des quantités astronomiques de données, une voie de recherche  en plein essor est le « Machine Learning » (ML ou « apprentissage automatique ») :

« L’utilisation conjointe de quantités massives d’informations et d’algorithmes d’apprentissage relativement simples rend possible la solution de problèmes considérés il y a peu comme inaccessibles. » 

VOIR PAR EXEMPLE ICI

Parmi les exemples spectaculaires de ML on peut évoquer la réalisation d’une voiture en conduite autonome... par Google !

Tout récemment les ingénieurs de Mountain View ont publié des résultats impressionnants sur la capacité d’apprentissage et d’interprétation de formes à partir d’une image d’entrée. 

Le résultat de ces analyses par le RNA montre que le réseau fait preuve d’une « imagination » qui se situe entre le rêve, le mirage et l’hallucination psychédélique. On peut y voir aussi une forme de créativité artistique (le neuron-art) qui émerge de son... inconscient.