{"id":2071,"date":"2021-11-22T17:49:44","date_gmt":"2021-11-22T16:49:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=9711"},"modified":"2022-04-07T21:57:39","modified_gmt":"2022-04-07T20:57:39","slug":"9711","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/2021\/11\/22\/9711\/","title":{"rendered":"Une puissance computationnelle insoup\u00e7onn\u00e9e dans les dendrites des neurones du cortex humain"},"content":{"rendered":"

\"\"La science en g\u00e9n\u00e9ral, et les neurosciences en particulier, ont le don de provoquer un dr\u00f4le de sentiment que j\u2019appellerais \u00ab\u00a0d\u00e9couragement-\u00e9merveillement\u00a0\u00bb. Il nous envahit par exemple lorsque lisant \u00e0 propos d\u2019une nouvelle d\u00e9couverte, on se rend compte que celle-ci remet en question tout un pan de la discipline qu\u2019on avait pris longtemps \u00e0 comprendre. Et en m\u00eame temps, la nouveaut\u00e9 est si surprenante qu\u2019on ne peut qu\u2019\u00eatre \u00e9bahi devant tant de raffinement. C\u2019est de l\u2019une de ces \u00e9tudes publi\u00e9e r\u00e9cemment dont j\u2019aimerais vous parler en ce lundi matin de novembre, question de bien se r\u00e9veiller pour commencer la semaine ! En gros, on vient de confirmer que ce ne sont pas les neurones qui sont les unit\u00e9s computationnelles de base du cerveau humain, mais que ce peut \u00eatre simplement un petit bout de dendrite<\/a><\/strong><\/span>. Rien que \u00e7a\u2026<\/p>\n

Il faut peut-\u00eatre d\u2019abord rappeler ici que selon la conception du neurone qui pr\u00e9vaut depuis plus d\u2019un demi-si\u00e8cle, ceux-ci peuvent \u00eatre ramen\u00e9 \u00e0 une esp\u00e8ce de point pas tr\u00e8s intelligent. Enfin si, mais une intelligence plut\u00f4t simple qui consiste \u00e0 additionner \u00e0 tout moment ce qu\u2019il re\u00e7oit comme signaux excitateurs ou inhibiteurs<\/a><\/span>, et si cette somme d\u00e9passe un certain seuil au d\u00e9but de son axone, alors ce neurone envoie \u00e0 son tour le long de cet axone un signal nerveux vers d\u2019autres neurones. C\u2019est ce genre de \u00ab\u00a0neurone-point\u00a0\u00bb que les ordinateurs qui font du \u00ab\u00a0deep learning\u00a0\u00bb<\/a><\/span> utilisent dans leurs mod\u00e8les.<\/p>\n

Or depuis un certain temps d\u00e9j\u00e0, des donn\u00e9es s\u2019accumulent \u00e0 l\u2019effet que les dendrites des neurones pyramidaux de la couche 2\/3 du cortex humain<\/a><\/span><\/strong> seraient capables, localement, d\u2019int\u00e9grer des signaux et m\u00eame d\u2019effectuer des op\u00e9rations logiques de base. Il faut rappeler ici, pour saisir l\u2019ampleur de ce changement de paradigme, que les dendrites \u00e9taient donc avant consid\u00e9r\u00e9es que comme de simples branches qui recevaient les signaux des autres neurones. Le courant \u00e9lectrique s\u2019y propageait alors passivement, et perdait donc de l\u2019intensit\u00e9 avec la distance, arrivant parfois tr\u00e8s faiblement au corps cellulaire et au d\u00e9but de l\u2019axone. \u00c0 quoi pouvait donc servir les connexions pourtant tr\u00e8s nombreuses que recevaient pourtant ces longues dendrites ?<\/p>\n

C\u2019est \u00e0 cette question que r\u00e9pond l\u2019article de Albert Gidon et ses coll\u00e8gues publi\u00e9 dans la revue Science en janvier 2020 et intitul\u00e9e : Dendritic action potentials and computation in human layer 2\/3 cortical neurons<\/a><\/span><\/strong>. Et leur r\u00e9ponse est surprenante\u00a0: \u00e0 faire des calculs complexes, dont certains s\u2019apparentent \u00e0 des op\u00e9rations logiques dont on pensait m\u00eame le neurone au complet incapable de les r\u00e9aliser (le fameux OU exclusif, ou \u00ab\u00a0XOR\u00a0\u00bb) !<\/p>\n

On a pu d\u00e9montrer que ces calculs semblent \u00eatre rendus possibles par la pr\u00e9sence d\u2019influx nerveux d\u00e9pendant du calcium dans ces dendrites. La pr\u00e9sence de ceux-ci \u00e9tait d\u00e9j\u00e0 connue dans les dendrites m\u00eame si leur identification au d\u00e9part avait surpris,<\/a><\/span><\/strong> les influx nerveux, ou potentiels d\u2019action dans le jargon des neurobiologistes, ayant \u00e9t\u00e9 associ\u00e9s au d\u00e9part au m\u00e9canisme de pr\u00e9dilection des axones pour transmettre le signal nerveux sur de longues distances sans perte de signal. Par la suite, on a compris que ces potentiels d’action dendritiques (\u00ab\u00a0dendritic spike\u00a0\u00bb, en anglais) permettait aux \u00e9v\u00e9nements qui surviennent sur les dendrites mais tr\u00e8s loin du corps cellulaire de se rendre jusqu’\u00e0 celui-ci et de l’exciter juste assez pour le mettre dans un \u00e9tat favorable \u00e0 une excitation prochaine. Ceux qui s’int\u00e9ressent \u00e0 cet aspect de la computation neuronale disent que ces \u00ab\u00a0dendritic spikes\u00a0\u00bb am\u00e8nent le neurone dans une \u00e9tat \u00ab\u00a0pr\u00e9dictif\u00a0\u00bb o\u00f9 il pourra r\u00e9agir plus promptement \u00e0 des \u00e9v\u00e9nements subs\u00e9quents associ\u00e9s.<\/a><\/span><\/strong><\/p>\n

Mais ce qui surprend ici, c\u2019est davantage la dynamique particuli\u00e8re de ces potentiels d\u2019action provoqu\u00e9s par l\u2019entr\u00e9e dans le dendrite d\u2019ions calcium (alors que dans l\u2019axone ce sont des ions sodium qui entrent<\/a><\/span>). Ils ont ainsi, comme les potentiels d\u2019action de l\u2019axone, un seuil qui doit \u00eatre atteint pour qu\u2019ils soient d\u00e9clench\u00e9s. En augmentant progressivement l\u2019intensit\u00e9 de la stimulation des dendrites, Gidon et son \u00e9quipe ont pu constater que des influx nerveux au calcium \u00e9taient d\u00e9clench\u00e9s quand on atteignait ce seuil. Mais la surprise est venue quand on continuait d\u2019augmenter l\u2019intensit\u00e9 de la stimulation \u00e9lectrique au-del\u00e0 de ce seuil : leur amplitude se mettait \u00e0 diminuer (les potentiels d\u2019action dans les dendrites ont une amplitude plus variable que ceux le long de l\u2019axone) !<\/p>\n

Je ne m\u2019aventurerai pas plus loin dans la nature des m\u00e9canismes mol\u00e9culaires \u00e0 la base de ces capacit\u00e9s computationnelles des dendrites. Sinon pour remonter au niveau du neurone entier pour dire que \u00e7a revient un peu \u00e0 dire qu\u2019il serait, au fond, form\u00e9 de deux \u00e9tages\u00a0<\/a><\/span><\/strong>: une premi\u00e8re o\u00f9 se fait un premier traitement beaucoup plus complexe qu\u2019on ne le croyait de l\u2019information re\u00e7ue; et un deuxi\u00e8me o\u00f9 ces diff\u00e9rentes \u00ab synth\u00e8ses \u00bb provenant de diff\u00e9rentes dendrites est envoy\u00e9 vers le corps cellulaire qui va \u00e0 son tour les traiter.<\/p>\n

Sur ce, je vous remercie d\u2019avoir partag\u00e9 avec moi mon d\u00e9couragement-\u00e9merveillement\u00a0scientifique du jour\u2026 \ud83d\ude09<\/p>\n

* * *<\/p>\n

Je voudrais aussi vous signaler un autre billet de blogue que j\u2019ai publi\u00e9 hier pour souligner qu\u2019il y a sept ans d\u00e9j\u00e0, le 21 novembre 2014, je lan\u00e7ais ce site web \u00ab \u00c9loge de la suite \u00bb<\/a><\/span><\/strong>. Comme je l\u2019explique au d\u00e9but du billet, exactement un si\u00e8cle plus t\u00f4t, le 21 novembre 1914, naissait Henri Laborit auquel le site est consacr\u00e9. Comme je l\u2019\u00e9crivais aussi :<\/p>\n

\u00ab\u00a0Initialement con\u00e7u pour faire la promotion de mon film \u00ab\u00a0Sur les traces d\u2019Henri Laborit\u00a0\u00bb<\/a>, ce site est rapidement devenu un \u00ab\u00a0attracteur\u00a0\u00bb pour tour ce qui concerne la vie et l\u2019\u0153uvre de Laborit. En ce sens que ce que j\u2019y avais initialement publi\u00e9 sur ses id\u00e9es et ses livres a incit\u00e9 de nombreuses personnes \u00e0 m\u2019\u00e9crire au fil des ans pour me signaler des documents sur <\/a>ou de<\/a> Laborit, qu\u2019ils soient \u00e9crits, audio <\/a>ou vid\u00e9o<\/a>. C\u2019est quelques exemples de ceux-ci que j\u2019aimerais vous partager aujourd\u2019hui pour marquer le d\u00e9but de la huiti\u00e8me ann\u00e9e d\u2019\u00c9loge de la suite.\u00a0\u00bb<\/p><\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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