Le cerveau humain, souvent comparé à un ordinateur ultra-sophistiqué, ne cesse de nous surprendre par sa complexité. Une étude menée par des chercheurs allemands et grecs en 2020 a mis en lumière un mécanisme inédit dans les cellules corticales externes du cerveau. Cette découverte, dont l’importance est telle qu’elle mérite d’être rappelée aujourd’hui, révèle un signal « gradué » unique, offrant potentiellement aux neurones un nouvel outil pour exécuter leurs fonctions logiques.
Un cocktail ionique inattendu dans les neurones
Les scientifiques ont fait une découverte surprenante en analysant l’activité électrique de tissus cérébraux prélevés lors d’opérations chirurgicales sur des patients épileptiques. Contrairement aux processus neuronaux classiques, qui utilisent principalement les ions sodium pour déclencher des potentiels d’action, ces cellules corticales emploient une combinaison d’ions sodium et calcium.
Cette synergie ionique génère des ondes de voltage jamais observées auparavant, baptisées « potentiels d’action dendritiques médiés par le calcium » ou dCaAPs. Pour s’assurer que cette particularité n’était pas liée à l’épilepsie, les chercheurs ont confirmé leurs résultats sur des échantillons issus de tumeurs cérébrales.
Le Dr Matthew Larkum, neuroscientifique à l’Université Humboldt, souligne l’importance de cette trouvaille : « Les dendrites sont essentielles à la compréhension du cerveau, car elles sont au cœur de ce qui détermine la puissance computationnelle des neurones individuels ».
La détection d’un signal unique dans le cerveau humain révèle une capacité insoupçonnée des neurones humains. © DarioGaona, iStock
Une nouvelle logique neuronale dévoilée
La découverte des dCaAPs révèle une capacité insoupçonnée des neurones humains. Jusqu’à présent, on pensait que les neurones fonctionnaient selon deux types de logique :
La logique ET (si x et y sont déclenchés, le message est transmis) ;La logique OU (si x ou y est déclenché, le message est transmis).
En revanche, la modélisation des dCaAPs a mis en évidence une troisième fonction logique : le OU exclusif (XOR). Cette opération, jusqu’alors considérée comme nécessitant un réseau neuronal, peut désormais être réalisée par un seul neurone. Cette capacité pourrait considérablement augmenter la puissance de calcul du cerveau humain.
Type de logique
Fonctionnement
ET
Transmission si deux conditions remplies
OU
Transmission si au moins une condition remplie
XOR
Transmission si une seule condition remplie, mais pas les deux
Implications futures et perspectives technologiques
Cette avancée ouvre la voie à de nombreuses pistes de recherche et pourrait avoir des répercussions significatives dans plusieurs domaines :
Neurosciences : approfondir notre compréhension du fonctionnement cérébral et des mécanismes de la pensée.Intelligence artificielle : inspirer de nouvelles architectures pour les réseaux de neurones artificiels.Médecine : développer de nouvelles approches thérapeutiques pour les troubles neurologiques.Informatique : concevoir des processeurs plus performants et économes en énergie.
Des questions subsistent néanmoins. Comment ces dCaAPs se comportent-ils dans un système nerveux vivant ? Cette caractéristique est-elle propre à l’Homme ou existe-t-elle chez d’autres espèces ? Les recherches futures devront élucider ces mystères et explorer les implications de cette découverte sur les fonctions cognitives supérieures.
Cette percée scientifique, publiée dans la prestigieuse revue Science, illustre à quel point le cerveau humain recèle encore de secrets. Chaque nouvelle découverte nous rapproche un peu plus de la compréhension de cet organe fascinant, tout en soulignant sa complexité inouïe.