Cerveau au microscope : Le traitement optimal de l’information décrypté !

Cerveau au microscope : Le traitement optimal de l’information décrypté !

Le 9 mars 2025, l'Université technique de Dresde a publié des découvertes révolutionnaires sur le fonctionnement du cerveau humain en relation avec le traitement de l'information. Dans une étude réalisée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences a été publié, des équipes de recherche internationales de Dresde, Tübingen, Paris et Shanghai ont expliqué comment le cerveau traite efficacement les informations et s'adapte avec flexibilité aux défis changeants. Cette nouvelle recherche donne un aperçu des principes de criticité et de codage efficace, réduisant ainsi les signaux redondants.

Les scientifiques ont développé un modèle mathématique qui simule les réseaux neuronaux pour étudier les performances cérébrales. Ils ont mené une expérience dans laquelle ils ont fait varier le niveau de bruit dans les réseaux. Les résultats ont montré qu'un niveau de bruit moyen conduit à des performances maximales. Un niveau de bruit modéré améliore le traitement de l’information, tandis qu’un bruit trop faible ou trop important nuit à la flexibilité et à l’efficacité. Ces résultats soutiennent l’hypothèse selon laquelle le cerveau peut atteindre un équilibre entre précision et flexibilité dans des conditions de bruit optimales.

Criticité dans le système nerveux

La conceptualisation de la criticité décrit un état dans lequel le cerveau répond de manière optimale aux influences extérieures. Selon l’étude, des signatures typiques de criticité se sont produites, notamment ce qu’on appelle des « avalanches neuronales ». Une trop grande synchronicité entre les neurones limite leur flexibilité, tandis que des schémas chaotiques accompagnés d'un bruit excessif peuvent réduire l'efficacité du traitement de l'information. Un ordre excessif dans les circuits neuronaux pourrait conduire à des troubles psychologiques, une tendance observée dans la pathogenèse de la schizophrénie, de la dépression et du trouble obsessionnel-compulsif.

Les connaissances acquises grâce à ces études sur l’équilibre du cerveau pourraient ouvrir la voie à de nouvelles options de traitement pour les troubles mentaux. Ainsi, l’hyperconnectivité dans la schizophrénie met en évidence une activité neuronale chaotique, tandis que la dépression repose sur un ordre excessif. Ces aspects critiques pourraient également ouvrir la voie au développement de systèmes d’intelligence artificielle plus adaptables et plus robustes, inspirés du cerveau humain.

Le rôle des neurosciences cognitives

L'Université Christian Albrechts de Kiel participe également à des recherches sur le traitement de l'information neuronale. Nous étudions ici comment le traitement de l'information biologique peut être transféré aux systèmes techniques afin de développer des architectures informatiques économes en énergie. Derniers résultats, publiés dans la revue Rapports scientifiques, montrent que le cerveau humain consomme environ 25 watts au quotidien, alors que les ordinateurs et smartphones modernes nécessitent beaucoup plus d'énergie. L’hypothèse dite « du cerveau critique » sert de base pour comprendre pourquoi le cerveau fonctionne plus rapidement et de manière plus économe en énergie dans un état de criticité.

Les résultats de la recherche montrent que non seulement des mécanismes internes mais aussi des influences externes peuvent contribuer à la formation d’un état critique. Ces résultats ont été obtenus grâce à la modélisation mathématique de réseaux artificiels imitant le comportement des réseaux neuronaux humains.

En résumé, des connaissances plus approfondies sur le caractère critique du cerveau font non seulement progresser la compréhension de la cognition et de la santé mentale, mais jettent également les bases des développements futurs de l’intelligence artificielle. La poursuite de l’étude de ces aspects pourrait révolutionner l’approche de nombreuses maladies neurologiques et mentales.