Une nouvelle étude sur des souris a révélé des détails inédits sur la façon dont le réseau visuel complexe se forme en elles. Cette recherche pourrait éclairer les recherches futures sur le traitement de la cécité congénitale. Mais étant donné les parallèles entre le tissu neural biologique et l’intelligence artificielle numérique, cette recherche pourrait également aider les ingénieurs en logiciel à développer des intelligences artificielles meilleures et plus polyvalentes.
Si vous pouviez voir la nature semblable à une toile des neurones et des structures qui composent le cerveau et les systèmes sensoriels des animaux, vous pourriez penser que ce n’est qu’un gâchis compliqué aléatoire. Mais des chercheurs tels que les neuroscientifiques sont capables d’examiner ce chaos et d’en déduire non seulement des structures discrètes, mais également de déterminer leurs fonctions. Récemment, le professeur Kenichi Ohki et le professeur adjoint Tomonari Murakami du département de physiologie de l’Université de Tokyo et leur équipe ont étudié une formation particulière pour comprendre comment elle se forme – ; le système visuel.
Les yeux, certaines parties du cerveau et le réseau neuronal qui les relie forment le système de vision. Une analogie grossière pourrait être une caméra connectée par un fil à un écran que votre moi conscient peut regarder. Mais une description biologique précise de ce système est extrêmement compliquée. »
Tomonari Murakami, professeur adjoint, Département de physiologie, Université de Tokyo
Murakami ajoute : « Il y a un grand nombre d’aires corticales visuelles impliquées et celles-ci sont disposées en couches qui forment une sorte de structure hiérarchique. Cette idée n’est pas nouvelle, mais on ne savait pas comment les connexions entre les premières étapes de ce réseau, ou les zones primaires et les zones impliquées dans le traitement des signaux visuels, ou les zones corticales visuelles supérieures, se forment au cours du développement. Nous avons cherché à découvrir comment cela se produit.
L’équipe a étudié les systèmes de vision en développement des souris. En particulier, ils ont examiné des zones appelées régions corticales et thalamiques. En voyant comment les réseaux de neurones de ces régions se développaient chez les souris nouveau-nées, et quand ces réseaux devenaient actifs, l’équipe a pu décrire de manière plus générale les mécanismes gouvernant la croissance du système visuel.
« Alors que nous enregistrions le réseau de connexions de plus en plus dense dans le temps, quelque chose a surgi qui nous a surpris », a déclaré Murakami. « Nous nous attendions à ce que le réseau visuel forme d’abord beaucoup de connexions entre la zone corticale, reflétant la structure hiérarchique de l’ensemble du système. Mais en fait, les voies neuronales parallèles des rétines dans les yeux menant aux zones corticales se forment plus tôt que celles parmi les zones corticales. Ce nouveau fait change ce que nous savons de cette zone de développement cortical.
Cette étude a été réalisée non seulement pour satisfaire la curiosité, mais aussi parce que la recherche fondamentale de ce type peut constituer le fondement de futures recherches médicales susceptibles d’améliorer la vie des gens : dans ce cas, l’hypothèse de l’équipe selon laquelle leurs recherches sur les souris peuvent probablement expliquer le développement visuel chez les primates, y compris les humains. Et cela pourrait à son tour aider les chercheurs visant à traiter la cécité congénitale.
« Il existe un autre domaine de recherche qui peut également apprendre de ce que nous avons fait ici », a déclaré Ohki. « L’intelligence artificielle est souvent basée sur des réseaux de neurones artificiels numériques. Ceux-ci sont généralement structurés en plusieurs couches, ce qui peut leur donner des fonctionnalités complexes. Mais maintenant que nous avons montré qu’au moins certains systèmes neuronaux biologiques développent des structures parallèles avant les couches, les ingénieurs en logiciel pourraient s’en inspirer pour expérimenter de nouvelles méthodologies de conception. Il est concevable que cela puisse les aider dans leur objectif de créer des intelligences toujours plus polyvalentes capables de résoudre une grande variété de problèmes.
