Il s’agit d’une première mondiale à ce niveau de précision. Une équipe internationale a cartographié les réseaux et connexions neuronaux, la connectomique, dans un millimètre cube de cerveau humain. Les résultats publiés le 10 mai dans la revue Science donne le vertige. Dans cet échantillon de cortex dont la taille peut paraître ridicule, l’équipe a dénombré pas moins de 57 000 cellules (neurones et cellules gliales), 23 centimètres de vaisseaux sanguins et surtout près de 150 millions de synapses, ces connexions entre neurones qui assurent la transmission. d’information.
Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet Brain Science Initiative, lancé en 2014 par l’université Harvard (Cambridge), qui a déjà donné lieu à de nombreuses publications. Les équipes de Google ont participé à cette étude, dirigée par Jeff Lichtman, professeur de biologie moléculaire à Harvard, et dont le premier signataire, Alexander Shapson-Coe, est aujourd’hui chercheur en neurologie au Royal Hospital de Londres.
La recette utilisée par l’équipe cela paraît simple, mais le résultat est une quantité de données susceptibles de provoquer une indigestion chez les neuroscientifiques les plus gourmands : prélever un morceau de cerveau apparemment sain, d’environ un millimètre cube, sur un sujet vivant ; soumettez-le à une solution rapide à l’aide de résine et d’une solution de métaux lourds, qui apportent également un peu de couleur ; puis coupez-le en 5 019 bandes d’une épaisseur moyenne de 33,9 nanomètres, soit environ 2 000 fois plus fines qu’un cheveu humain ; et alignez-les soigneusement sur du ruban adhésif (pas n’importe quel ruban adhésif). Il ne reste plus qu’à examiner chaque lamelle à la loupe, ou plus précisément au microscope électronique à balayage multifaisceau. Vous obtenez un ensemble de données totalisant 1,4 pétaoctets, l’équivalent d’un livre de plus de 700 milliards de pages.
Une matière première extrêmement rare
Et ce n’est pas fini ! Grâce à ces observations obtenues avec un niveau de détail inédit, les chercheurs ont pu examiner à l’échelle nanométrique la forme des neurones et leur répartition, les connexions entre eux, la proportion de cellules gliales entourant ces cellules nerveuses, etc. le temps de lire ces milliards de pages une à une, ils ont ensuite utilisé le machine learning pour reconstruire la structure volumétrique de ce grain de cortex en reconstituant chaque connexion entre les cellules à partir des lattes de superposition modélisées.
Pour rassurer le lecteur, précisons que les scientifiques ne prélevez pas d’échantillons de cerveau chez les humains vivants à tout moment. C’est une matière première extrêmement rare. Ici, l’opportunité a été fournie par une intervention chirurgicale sur une femme épileptique de 45 ans chez laquelle il a fallu retirer ce millimètre cube de cortex temporal pour accéder à une lésion sous-jacente de l’hippocampe. Jeff Lichtman et ses équipes, qui ont déjà cartographié le cortex complet d’une mouche et ont l’ambition de faire de même, d’ici quelques mois ou quelques années, avec une souris, n’entendent pas réaliser l’exercice sur l’ensemble d’un être humain. cerveau. Cela a été fait par d’autres équipes sur des cerveaux post-mortem, mais ce n’est pas comparable.
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