Des neurones artificiels simulent plusieurs régions du cerveau, une avancée majeure vers des robots

Des scientifiques ont mis au point un neurone artificiel capable d'imiter l'activité de nombreuses zones différentes du cerveau, du traitement visuel à la planification et au contrôle des mouvements.

Ceci est considéré comme une avancée importante dans le domaine de l'informatique neuromorphique, visant à créer des machines capables de percevoir le monde et d'y réagir comme les humains.

Dans un article publié dans Nature Communications, une équipe internationale dirigée par l'Université de Loughborough (Royaume-Uni), avec la participation du Salk Institute et de l'Université de Californie du Sud, a déclaré que leur nouveau neurone artificiel – appelé « transneurone » – peut basculer de manière flexible entre les schémas d'activité caractéristiques des neurones visuels, moteurs et prémoteurs.

« Le cerveau humain est-il un organe mystérieux hors de notre portée, ou pouvons-nous le recréer électroniquement – voire construire quelque chose de plus puissant ? », s’interroge le professeur Sergey Saveliev, co-auteur de l’étude.

Il a déclaré que l'équipe avait démontré qu'une seule unité pouvait être réglée pour imiter le comportement de nombreux types différents de neurones, ouvrant ainsi la possibilité de créer des puces électroniques qui effectuent des fonctions complexes semblables à celles du cerveau dans des dispositifs compacts utilisant seulement quelques neurones artificiels.

Pour tester cette hypothèse, les scientifiques ont injecté des signaux électriques dans les transneurones et mesuré les impulsions de sortie, qu'ils ont ensuite comparées aux véritables impulsions nerveuses enregistrées dans le cerveau de macaques. Trois régions cérébrales ont été sélectionnées : l'aire de traitement visuel, l'aire de contrôle moteur et l'aire de préparation de l'action – chacune présentant un profil d'activité nerveuse très spécifique.

En modifiant simplement les paramètres électriques, un seul transneurone peut reproduire tous ces schémas d'impulsions avec une précision de 70 à 100 %.

Au cœur du transneurone se trouve un « memristor », un composant de taille nanométrique qui change d'état lorsqu'un courant électrique le traverse, ce qui lui permet de « se souvenir » des signaux précédents, de la même manière que les neurones apprennent de l'expérience.

À l'intérieur du memristor, des atomes d'argent créent et rompent des ponts microscopiques pour générer des impulsions électriques. Grâce à cette propriété, les transneurones peuvent être « réglés » pour se comporter comme différentes régions du cerveau, sans nécessiter de logiciel.

Les scientifiques pensent que cette technologie peut être intégrée à un « cortex sur puce », jetant ainsi les bases d'un système nerveux artificiel permettant aux robots de percevoir leur environnement et de s'adapter en temps réel. Ce dispositif ouvre également des perspectives pour la recherche sur le cerveau et la communication avec le système nerveux humain.

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