Le cerveau virtuel peut conduire à des progrès réels dans la maladie d'Alzheimer

Un cerveau virtuel sophistiqué peut aider les scientifiques à trouver des traitements pour les troubles cérébraux du monde réel, tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. Bien que cela ressemble à l'intrigue d'un film de science-fiction, il a fait l'objet d'une présentation fascinante lors de la réunion 2014 de l'Association américaine pour l'avancement des sciences (AAAS), tenue à Chicago en février.

Terrence Stewart, chercheur postdoctoral au Centre de neurosciences théoriques de l'Université de Waterloo au Canada, a donné une conférence sur la simulation informatique du cerveau entier en tant qu'outil de recherche médicale. Stewart est directeur de projet pour Spaun (réseau unifié de pointeur d'architecture de pointeur), un modèle informatique qui imite des modèles de tir de neurones dans le cerveau humain.

Un cerveau engendré par le pouvoir informatique

Spaun peut penser, se souvenir, voir et même dessiner avec un bras mécanique. Comparé au cerveau dans votre tête, cependant, Spaun est encore primitif. Stewart a dit qu'il a 2,5 millions de neurones, 60 milliards de synapses et 30 zones distinctes. C'est beaucoup moins que les 100 000 millions de neurones, 100 000 milliards de synapses et plus de 1 000 zones distinctes dans le cerveau humain.

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Pourtant, comparé à d'autres modèles informatiques du cerveau humain, Spaun se comporte bien. Bien qu'il y ait eu des simulations neuronales à plus grande échelle, Spaun se distingue en essayant de montrer comment l'activité cérébrale complexe conduit réellement à un comportement complexe.

Spaun peut effectuer une variété de tâches, de la copie de l'écriture humaine à la recherche de motifs cachés dans une liste de nombres. Mais la vraie valeur de Spaun ne réside pas dans ses capacités mais dans ses bizarreries et ses flirts. Selon Stewart, Spaun ressemble plus à la réalité qu'aux autres cerveaux virtuels parce qu'il fait des erreurs et perd ses capacités autant que les gens.

Un cerveau virtuel peut-il développer la démence?

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Stewart et ses collègues ont déjà fait des progrès dans la simulation des dysfonctionnements cérébraux qui sous-tendent la maladie de Huntington et la maladie de Parkinson. Pour imiter les problèmes de mouvement causés par Huntington, par exemple, les chercheurs ont endommagé des parties du cerveau virtuel qui seraient affectées par la maladie du monde réel. Les erreurs résultantes faites par le cerveau virtuel étaient semblables aux erreurs dans l'atteinte du comportement fait par les gens avec Huntington.

L'équipe de Spaun utilise également son modèle pour étudier le déclin cognitif associé au vieillissement. D'autres recherches ont montré que la performance comportementale du cerveau physique et des personnes sur les tests cognitifs peut se détériorer plus tard dans la vie. Ce qui a manqué, c'est une explication claire de la façon dont l'un mène à l'autre. Stewart et ses collègues espèrent apporter quelques réponses en modélisant le processus de vieillissement avec Spaun.

La prochaine étape, a déclaré Stewart, est la maladie d'Alzheimer. Stewart et ses collègues espèrent simuler les effets de ce trouble en dotant leur cerveau virtuel d'une partie de l'hippocampe, essentielle à la formation de souvenirs, endommagée par la maladie d'Alzheimer. Ensuite, ils vont donner à leur cerveau la démence virtuelle afin qu'ils puissent étudier ses causes et son traitement.

Cerveaux virtuels et neurologie du monde réel

L'un des objectifs de ce type de modélisation informatique sophistiquée est d'aider les chercheurs à comprendre comment les ratés des neurones individuels peuvent affecter le processus de la maladie dans les troubles neurologiques. En fin de compte, cela pourrait mener à des thérapies mieux ciblées.

Avec des améliorations futures, le cerveau virtuel pourrait un jour être utilisé par les chercheurs pour étudier comment de nouveaux médicaments affectent la performance humaine sur les tests cognitifs avant de donner les médicaments à un animal vivant ou à une personne. Par exemple, le cerveau virtuel pourrait potentiellement être utilisé dans le test initial d'un nouveau médicament contre la maladie d'Alzheimer pour prédire comment il affectera la mémoire humaine.

La présentation de Stewart n'était que l'une des nombreuses présentations à la réunion de l'AAAS consacrée à la virtualisation du corps humain. D'autres discussions ont porté sur des modèles informatiques du foie et de l'articulation de la hanche, par exemple. Mais créer un modèle fonctionnel du cerveau dysfonctionnel peut être le défi ultime. À long terme, il peut également offrir certaines des plus grandes récompenses.

Linda Wasmer Andrews, écrivaine spécialisée en santé, en médecine et en psychologie, vient tout juste de faire rapport sur la réunion de l'AAAS. Suivez-la sur Twitter et Facebook .