Un seul neurone peut être un superordinateur, selon une étude chinoise
Pendant des décennies, l’image standard du fonctionnement de la pensée cérébrale a été celle d’un réseau de nombreux neurones simples, semblables à des points, échangeant des signaux jusqu’à ce que le calcul émerge d’une manière ou d’une autre. Une nouvelle étude menée par des chercheurs chinois remet en cause cette image : un seul neurone, soutiennent-ils, n’est pas du tout un nœud simple. Ses dendrites ramifiées équivalent à un « superordinateur » capable d’effectuer à elles seules un calcul cognitif avancé.
Ces travaux proviennent d’une équipe dirigée par Xu Ninglong, chercheur au Centre d’excellence en sciences du cerveau et en technologie de l’intelligence, rattaché à l’Académie chinoise des sciences, basé à Shanghai. Les résultats ont été publiés en ligne le 16 octobre dans Science, l’une des revues scientifiques générales les plus citées au monde.
« C’est comme le travail de plusieurs ordinateurs en réseau : un seul superordinateur “dendrite” peut le faire », a déclaré Xu, selon un rapport du Science and Technology Daily, le journal du ministère chinois des Sciences et Technologies. Les dendrites sont les ramifications arborescentes qui s’étendent du corps d’un neurone et reçoivent les signaux entrants, un élément familier de tout schéma d’une cellule nerveuse.
Dans le modèle traditionnel, un neurone additionne les signaux arrivant à ses nombreuses synapses et déclenche un influx si le total dépasse un seuil — une tâche assez modeste pour chaque cellule, la véritable intelligence émergeant d’un vaste nombre de connexions. La nouvelle recherche suggère que les dendrites elles-mêmes effectuent un traitement substantiel avant qu’aucun signal n’atteigne le corps cellulaire, exécutant effectivement un calcul à l’intérieur d’une seule cellule.
Les implications dépassent les neurosciences fondamentales. Comprendre comment les neurones biologiques calculent avec tant d’efficacité est une source d’inspiration de longue date pour les ingénieurs informatiques qui tentent de construire des machines plus performantes et économes en énergie, et pour les chercheurs qui tentent de comprendre l’apprentissage, la mémoire et les maladies neurologiques au niveau de cellules individuelles.
La découverte s’inscrit également dans une tendance plus large des neurosciences chinoises, où les chercheurs ont massivement investi dans les techniques d’imagerie, d’enregistrement et de modélisation qui leur permettent d’observer des neurones vivants en action. Pouvoir montrer un calcul à l’intérieur d’une seule dendrite nécessite à la fois des expériences délicates et une modélisation théorique sérieuse.
L’étude a été présentée comme l’une des principales actualités scientifiques du jour dans les médias chinois, décrite comme une réécriture d’une hypothèse de manuel plutôt que comme un résultat incrémental. Pour le grand public, la conclusion est simple : les briques de base du cerveau sont peut-être bien plus intelligentes que ne le suggère le schéma standard, et la frontière entre « une cellule » et « un réseau » est plus floue que les scientifiques ne le pensaient.
Des questions subsistent, comme pour tout nouveau résultat. La mesure dans laquelle ce calcul dendritique est utilisé à travers les régions cérébrales et les espèces, et sa contribution au comportement réel, nécessiteront des années de travaux de suivi. Mais l’affirmation elle-même est frappante : si un seul neurone peut exécuter un calcul cognitif, les dizaines de milliards de neurones que compte le cerveau représentent une puissance de calcul bien supérieure à celle que leur accordait l’ancien modèle.