• Neurologie: la capacité de stockage du cerveau apparaît 10 fois supérieure aux estimations précédentes avec un ordre de grandeur de la capacité du World Wide Web!____¤201601

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Nanoconnectomic upper bound on the variability of synaptic plasticity» ont été publiés dans la revue eLife, a permis de mesurer la capacité de stockage du cerveau, qui est apparue 10 fois supérieure aux estimations précédentes avec 1 pétaoctet (10 puissance 15) soit un ordre de grandeur proche de la capacité du World Wide Web.

     

    Cette évaluation a pu être faite à partir de l'analyse de cerveaux de rats dans la région de l’hippocampe, «une zone impliquée dans la mémoire (par exemple pour celle des lieux connus, dans les 'cellules de positionnement' et les 'cellules de grille', dont la découverte a été récompensée par le prix Nobel de médecine 2014)».

     

    Plus précisément, cette étude a «fait appel à une technique de reconstitution en 3D de coupes observées en microscopie électronique à balayage» pour recréer, avec un modèle, «un petit volume presque cubique de 6 microns de côté» de façon a étudier «de très près les synapses, c’est-à-dire les points de contact entre deux neurones, car c’est là que tout se joue».

     

    Rappelons que «chaque neurone est connecté à des milliers d’autres par des synapses (des liaisons à sens unique) de l’axone de l’un (une sorte de câble), qui envoie l’information, à une dendrite de l’autre, qui la reçoit sur l'un de ses nombreux diverticules», les épines dendritiques «qui portent les synapses, sortes de sacs emplis de molécules, les neuromédiateurs, intermédiaires chimiques qui transmettent le signal nerveux, de nature électrique».

     

    Deux neurones qui sont en contact «peuvent l’être plus ou moins» du fait qu'une synapse est «plus ou moins puissante». Cependant, sous l'influence de l'apprentissage, «telle liaison se renforce alors que telle autre s’affaiblit». La force d'une liaison s'estime à son volume, qui découle «de la quantité de neuromédiateurs et de la surface de contact». Ainsi, «il existe un rapport 60 entre la synapse la plus faible connue et la plus forte». De plus, jusqu'ici, «entre les deux, les neurobiologistes, faute de connaissances plus précises, distinguaient deux ou trois niveaux de forces possibles».

     

    L'étude ici présentée bouscule ce schéma: en effet, «il arrive, dans 10 % des cas, qu’un axone se connecte deux fois, voire plus, à une même dendrite». De plus, «les têtes enflées des épines dendritiques qui semblaient alors identiques» présentaient des différences de 8 % qui «ont été repérées et retrouvées entre les autres synapses du petit cube d’hippocampe».

     

    Surtout, «au sein de ce spectre de 60 entre la plus faible et la plus forte, les synapses peuvent adopter 26 niveaux différents, et non pas deux ou trois, ce qui constitue un stockage d’information bien plus efficace», de sorte que, convertis en langage informatique, «ces 26 niveaux correspondent à environ 4,7 bits, puisque 2 puissance 4,7 valent à peu près 26» alors que jusqu’ici, «on estimait à 1 ou 2 bits la quantité d’information contenue dans une synapse».

     

    Enfin, il est apparu que «dans l’hippocampe, une région du cerveau où les liaisons sont instables», 1.500 évènements environ provoquent, pour les synapses les plus faibles, «une modification dans le volume de la vésicule en une vingtaine de minutes», tandis que «pour les plus fortes, quelques centaines de signaux conduisent un changement, en une à deux minutes» (autrement dit toutes les 2 à 20 minutes, les synapses grandissent ou rétrécissent en s'adaptant suivant les signaux reçus).

     

     

     


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