Pour comprendre un peu mieux comment se compose le cerveau humain, Google et des chercheurs de l’université d’Harvard ont cartographié en 3D une partie de l’organe.
Le cerveau humain est un organe qui reste encore très mystérieux pour les scientifiques. En 1980, la cartographie du cerveau fait une percée lorsque les chercheurs réussissent à cartographier les 302 neurones du cerveau d’un ver. En 2020, une autre équipe réussit à cartographier entièrement le cerveau d’une souris de manière très détaillée.
En janvier 2020, Google proposait déjà une base de données fournissant des informations sur la structure morphologique et la connectivité synaptique de la moitié du cerveau d’une mouche. Au début du mois de juin dernier, le géant américain et le laboratoire Lichtman de l’Université d’Harvard ont annoncé avoir réalisé une carte en 3D du cortex cérébral humain.
1,4 pétaoctet de données pour un millimètre cube de tissu cérébral
Cette gigantesque entreprise a commencé lorsque Jeff Lichtman a obtenu un minuscule morceau du cerveau d’une femme de 45 ans souffrant d’épilepsie. Elle a dû subir une intervention chirurgicale pour retirer l’hippocampe gauche source des crises. Les chirurgiens ont dû retirer un morceau du tissu cérébral qui recouvrait cette partie. L’équipe de Lichtman l’a récupéré, puis coloré avec des métaux lourds comme l’osmium pour que la membranes externes des cellules soient visibles au microscope électronique. Ce morceau de tissu a été découpé en tranches de 30 nanomètres d’épaisseur (la largeur d’un cheveux humain). Chaque tranche a été imagée grâce au microscope électronique.
L’équipe de Google a ensuite pris le relais. Après avoir formé un volume en trois dimensions en rassemblant les tranches, ils ont utilisé l’apprentissage automatique pour étiqueter les différents types de cellules.
L’ensemble de ces données est rassemblé dans le data set “HO1” de 1,4 pétaoctet. Celui-ci comprend des données d’imagerie qui couvrent un millimètre cube de tissu cérébral (soit un pixel d’IRM). Il est composé de dizaines de milliers de neurones reconstruits, des millions de fragments de neurones, 130 millions de synapses annotées, 104 cellules relues et de nombreuses structures subcellulaires supplémentaires. Le volume des données est tellement important que les chercheurs n’ont pas encore tout étudié en détail.