L’étrange ressemblance entre notre cerveau et un réseau neuronal artificiel au bord du chaos

Tous les scientifiques s’accordent à dire que la structure du cerveau humain est la plus complexe de l’univers. Des chercheurs de l’université de Sydney et de l’Institut national japonais des sciences des matériaux (NIMS) ont récemment mené une étude pour tenter de percer les mystères de cet organe. Pour ce faire, ils ont conçu un réseau de neurones artificiel.

Les expériences qu’ils ont réalisées leur ont permis de découvrir que ce réseau artificiel pouvait réagir comme notre cerveau. Pour cela, il faut que le réseau neuronal soit maintenu au même état que le cerveau lorsque celui-ci se trouve « au bord du chaos. »

L'illustration d'un cerveau
Crédits Pixabay

Il faut savoir que c’est à cet état que notre cerveau est le plus apte à gérer et à traiter toutes informations qui lui sont transmises.

Le cerveau est plus performant lorsqu’il est au bord du chaos

D’après les auteurs de cette étude publiée dans la revue Nature Communications, le cerveau est plus performant lorsqu’il est au bord du chaos. Quand le signal qui stimule le réseau neuronal biologique est trop faible, l’ordre règne au sein du cerveau qui aura ensuite du mal à gérer la complexité des informations qu’il doit traiter au quotidien.

Néanmoins, lorsque le signal reçu est trop intense, le cerveau entre dans un état chaotique. Le traitement de l’information devient donc impossible. Grâce à des expériences, les chercheurs ont finalement déduit que le cerveau était au top de sa performance lorsqu’il était au bord du chaos.

« C’est dans cet état que nous atteignons une performance cérébrale maximale », a déclaré le professeur Zdenka Kuncic de l’université de Sydney.

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Un état chaotique reproduit par les chercheurs

Les chercheurs à l’origine de cette étude ont réussi à reproduire cet état chaotique dans un réseau neuronal artificiel. Et ça n’a pas été une mince affaire. Comme l’explique Joel Hochstetter, chercheur au sein de l’université de Sydney, ils ont « utilisé des fils de 10 micromètres de long et pas plus de 500 nanomètres d’épaisseur disposés de manière aléatoire sur un plan bidimensionnel. »

Une fois stimulé avec de l’électricité, ce réseau peut agir comme le cerveau quand il traite des informations.

« Là où les fils se chevauchent, ils forment une jonction électrochimique, comme les synapses entre les neurones. Nous avons découvert que les signaux électriques transmis par ce réseau trouvent automatiquement le meilleur itinéraire pour transmettre des informations. Et cette architecture permet à ce réseau de se souvenir des voies précédentes. »

À terme, les chercheurs espèrent que cette étude leur permettra de faire évoluer les recherches dans le développement de l’intelligence artificielle (IA).

Mots-clés neurologie