Le Dr Richard Naud, chercheur à l’Institut de recherche sur le cerveau de l’Université d’Ottawa (IRCuO), travaille depuis un certain temps à cartographier le cerveau humain. Sa technique de navigation : des simulations informatiques qui aident à décoder le langage du cerveau.
« Dans le cadre de ma recherche, je mets en œuvre des outils et des cadres mathématiques afin de comprendre la neuroplasticité du cerveau ainsi que la façon dont les neurones communiquent les uns avec les autres, » explique le Dr Naud.
Dernièrement, en collaboration avec Alexandre Payeur et André Longtin du département de physique de la Faculté des sciences de l’Université, le Dr Naud a découvert un nouveau morceau du véritable casse-tête qu’est le cerveau. Sa découverte a été publiée dans l’un des journaux de physique les plus prestigieux, Physical Review X, sous le titre « Noise Gated by Dendrosomatic Interactions Increases Information Transmission » (le bruit contrôlé par les interactions dendrosomatiques accroît la transmission de l’information).
Effectivement, au niveau cellulaire, dans le cerveau, il existe du bruit entre les neurones. Les travaux du Dr Naud ont révélé que ce bruit joue un rôle clé dans les communications cérébrales complexes en utilisant à peine d’énergie. Bien que le bruit puisse corrompre les signaux puissants que s’envoient les neurones, il peut également aider à détecter de faibles signaux qui passeraient autrement inaperçus. Il semblerait, en fin de compte, que le cerveau sait comment mettre à profit cette variabilité afin d’économiser de l’énergie.
« Ainsi, le système nerveux pourrait savoir comment transformer un adversaire pour en faire un allié, explique le chercheur. Nous avons créé des simulations informatiques d’une population de cellules nerveuses et avons ainsi pu démontrer que la variabilité du bruit pouvait être contrôlée par les interactions se déroulant au sein de chaque cellule nerveuse de façon à améliorer la transformation de l’information. »
Cette étude nous aide à mieux comprendre le territoire inexploré du cerveau et pourrait en plus contribuer au développement futur de l’informatique.
« Le cerveau arrive à traiter de façon fiable des tas de renseignements même s’il travaille dans un milieu bruyant. Nous avons pu découvrir l’une des manières par lesquelles il y arrive sans trop perdre d’énergie, ajoute-t-il. Si l’on étudie comment le cerveau parvient à s’acquitter de fonctions compliquées avec peu d’énergie, nous pourrons peut-être nous en servir pour la conception d’appareils mobiles et électroniques, par exemple pour économiser de l’énergie et prolonger la durée des batteries. »
