Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Bons plans et avis Gearbest: Xiaomi Mi Mix2, OnePlus 5T
Code promo Gearbest: réduction, coupon, livraison...
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Adrien le Mardi 24/04/2012 à 00:00
Comment notre cerveau apprend malgré l'inconstance des neurones ?
Si le cerveau est un outil d'une incroyable puissance, cela ne l'empêche pas de fonctionner de manière un peu anarchique. Il est en effet victime d'un important bruit de fonds qui caractérise l'activité des neurones. On a longtemps pensé que cette inconstance neuronale était une clé de la variabilité comportementale. Aujourd'hui, une équipe de l'Université de Genève (UNIGE) propose une hypothèse alternative. Cette variabilité comportementale ne serait en fait que le miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour...) de notre ignorance face au monde (Le mot monde peut désigner :) qui nous entoure. Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) d'une publication dans le magazine Neuron.

Même s'il est l'un des meilleurs joueurs de tennis de tous les temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), Roger Federer est incapable de renvoyer de façon exactement identique une balle qui lui arrive selon les mêmes conditions. Cette variabilité comportementale est le fait du bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création...) qui caractérise l'activité de notre encéphale. Un bruit ? «C'est ainsi que l'on évoque le fait que les neurones, face au même stimulus, ne répondent jamais deux fois de la même façon, explique Alexandre Pouget, professeur au Département des neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que...) fondamentales de l'UNIGE. Si le même phénomène caractérisait nos ordinateurs, ceux-ci seraient tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) simplement incapables de fonctionner. Pourtant, notre cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de...) sait réfléchir, agir et s'adapter.»

Une théorie remise en cause

Ce bruit neuronal, cette variabilité dans la réponse des neurones, passionne les spécialistes depuis une bonne trentaine d'années. Ceux-ci, à défaut de disposer de résultats expérimentaux sans ambiguïté, sont condamnés aux conjectures. L'une des explications théoriques dominantes repose sur l'hypothèse selon laquelle, si les neurones sont peu fiables, c'est qu'ils sont soumis à des fluctuations aléatoires, lesquelles produiraient la variabilité comportementale. Un peu comme la mauvaise qualité des composants électroniques d'un téléphone portable provoque une piètre qualité de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...),...).

Voilà plusieurs années qu'Alexandre Pouget doute de cette hypothèse. Selon lui, si ce bruit était à l'origine de la variabilité comportementale, on ne devrait pas observer de différences entre la dextérité des deux mains. En effet, les mains droites et gauches sont contrôlées respectivement par l'hémisphère gauche et l'hémisphère droit. Si la variabilité des neurones expliquait la variabilité comportementale, la précision des mouvements des deux mains devrait être comparables car les deux hémisphères utilisent les mêmes types de neurones, avec les mêmes niveaux de bruit.

Or ce n'est manifestement pas le cas. Un joueur de tennis droitier est plus à même de répéter le même revers plusieurs fois de suite avec sa main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe...) dominante plutôt qu'avec l'autre. La différence de dextérité entre les deux mains est due en réalité à la différence de qualité des algorithmes neuronaux qui les contrôlent, et non au bruit. En effet, l'utilisation répétée de la main droite pendant plusieurs années permet au cerveau gauche de développer des algorithmes de contrôle particulièrement sophistiqués.Pour le spécialiste genevois, la variabilité comportementale ne serait donc pas liée au manque de fiabilité des neurones, mais à la relative ignorance de chaque individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) face à son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) et aux réponses à apporter aux stimuli qui en émanent.

Un oeil très médiocre

Il n'en reste pas moins que les données expérimentales indiquent clairement l'existence de ce bruit neuronal. A titre de comparaison, la présence de telles fluctuations dans un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de...) empêcherait purement et simplement ce dernier de fonctionner de façon fiable. Comment se fait-il dès lors que ce bruit, dans le cerveau, ait si peu d'influence sur le comportement des animaux ? «C'est sans doute parce que ce sont des dizaines de milliers, voire des millions de neurones, et non un seul, qui s'occupent de gérer une tâche, précise Alexandre Pouget. La maîtrise d'un geste précis est rendue possible par le fait que cette multitude neuronale donne, en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...), une réponse de moins en moins variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une...). Il y a donc quelque chose de profondément statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de...) dans l'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances,...).

Cette façon d'expliquer la variabilité comportementale expliquerait également un autre fait qui étonne les biologistes: la relative médiocrité de nos organes sensoriels. La lentille de l'oeil humain est à l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) ce que le fastfood est à la gastronomie. La qualité de l'optique d'un appareil photo de smartphone est ainsi bien supérieure à celle de l'oeil humain. Dans ce cas, pourquoi l'évolution ne nous a-t-elle pas doté d'yeux infiniment plus efficaces ?

Selon le professeur de l'UNIGE, cette médiocrité serait la marque que l'évolution s'est arrêtée quand la qualité sensorielle a égalé la qualité du traitement de l'information sensorielle par les circuits neurones. En effet, à quoi servirait-il de coupler un appareil photo numérique doté de milliards de pixels à un ordinateur qui serait incapable de traiter une telle masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) d'informations ? Bien que formidablement efficace, notre cerveau n'en est pas moins imparfait.

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: UNIGE - Université de Genève
 
Jeudi 23 Novembre 2017 à 00:00:06 - Vie et Terre - 0 commentaire
» Un bon odorat pour une bonne croissance
Mardi 21 Novembre 2017 à 12:00:21 - Physique - 0 commentaire
» Photosynthèse: de l’huile dans les rouages