lundi, 10 juin 2013
Aidez à cartographier nos connexions neuronales
Savez-vous que vous pouvez contribuer en quelques clics de souris à un projet qui donne le vertige : découvrir la structure microscopique des neurones du cerveau humain dans le but d’établir une carte de toutes les connections qu’ils entretiennent entre eux? C’est en tout cas ce que le projet « EyeWire » du laboratoire du Dr. Sebastian Seung propose sous forme de jeu ouvert au grand public.
« EyeWire » s’inscrit dans la démarche de « crowdsourcing » de plus en plus utilisée en science. Elle consiste à mettre à contribution les capacités cognitives de chacun d’entre nous pour aider à résoudre des problèmes pour lesquels il y a trop de données à analyser ou dont l’analyse est simplement trop difficile pour des machines. C’est le cas par exemple en astronomie où l’on demande aux gens d’aider à identifier les amas d’étoiles dans les photos à haute résolution prises par le télescope Hubble de la galaxie Andromède (dernier lien ci-bas). Ou encore, en biologie, du projet « Foldit » qui permet sous forme de jeu lui aussi, d’aider à résoudre le repliement complexe d’une protéine sur elle-même qui lui donne sa fonction particulière (avant dernier lien ci-bas).
Mais ce qui rend le projet « EyeWire » particulièrement excitant, c’est qu’en y collaborant, on peut avoir l’impression de participer à ce qu’on fait un peu tous les jours : essayer de mieux se comprendre. Sauf qu’on le fait ici à une échelle qui nous est autrement inaccessible, celle de la carte intime des connexions des neurones de notre cerveau, que certains appellent le « connectome ».
On a beau le répéter, les 85 milliards (ou à peu près) de neurones du cerveau humain qui peuvent chacun former des centaines de connexions avec leurs semblables est d’une telle complexité qu’on a même de la difficulté à la concevoir. C’est pour cette raison que « EyeWire », que l’on pourrait traduire par « le câblage de l’œil », se concentre uniquement sur un sous-groupe de cellules ganglionnaires de la rétine appelées « cellules J » (la rétine elle-même étant considérée comme une « excroissance » du cerveau). Et même avec ces cibles restreintes, le défi demeure de taille.
En effet, le Dr. Seung et son équipe doivent d’abord faire de fines tranches de toute la rétine. Puis ils doivent photographier chacune de ces tranches avec un microscope électronique pour saisir dans le détail l’architecture délicate des connections nerveuses, les synapses. Il devient ensuite possible de suivre les prolongements d’image en image et de reconstruire ainsi en trois dimensions les agencements complexes entre axones et épines dendritiques. Or les logiciels de reconnaissance de formes ont encore beaucoup de difficulté à suivre d’une tranche à l’autre le trajet des prolongements neuronaux (ils en coupent ou en fusionnent souvent plusieurs ensemble).
Et c’est là que le bon vieux discernement humain arrive à la rescousse ! On n’a qu’à penser aux « captcha » que l’on vous demande d’identifier correctement avant de soumettre un commentaire dans un blogue par exemple. Tâche assez facile pour nous, mais pas pour les logiciels de spam. Et c’est la même chose pour décider si deux formes allongées adjacentes sont le même axone ou pas.
Sauf que ça prend entre 15 et 80 heures à quelqu’un d’entraîné pour reconstruire ainsi la structure tridimensionnelle d’un seul neurone. À ce rythme, on en aurait donc pour 570 000 000 années pour cartographier le cerveau humain… D’où l’idée de demander de l’aide du grand public.
Lancé à la fin de l’automne 2012, EyeWire a déjà attiré près de 60 000 « joueurs » de 150 pays différents. Et un million de petits cubes de 4x4x4 microns ont déjà pu être cartographiés. Qui plus est, en identifiant les parties de neurones qui vont ensemble, les gens contribuent à « instruire » un algorithme d’intelligence artificielle qui pourra ainsi apprendre à réduire ses erreurs et éventuellement permettre d’automatiser davantage la cartographie. Car il est clair qu’au XXIe siècle le facteur limitant, en neuroscience comme dans bien d’autres disciplines, n’est plus tant l’acquisition de données que leur traitement.
About EyeWire
Play EyeWire and Contribute to Neuroscience Research at MIT
EyeWire Demo
EyeWire
A Game To Map The Brain
Neuron Synapse Zoom
The Science Behind Foldit
Crowdsourcing the cosmos: Astronomers welcome all to identify star clusters in Andromeda galaxy
Le bricolage de l'évolution | Comments Closed
