Des scientifiques simulent le cerveau d'un ver dans un robot LEGO, démontrant ainsi une percée en matière de cartographie neuronale

• Des scientifiques ont placé le cerveau d'un ascaris (Caenorhabditis elegans) dans un robot Lego. 
• Ils ont cartographié les connexions entre les 302 neurones du ver et les ont simulées dans un logiciel. 
• L'adresse IP et le numéro de port sont utilisés pour adresser chaque neurone.

Le cerveau est bien plus qu’un simple ensemble de signaux électriques. Si l'humain pouvait apprendre à stocker ces signaux sans les déformer, nous pourrions télécharger le cerveau de quelqu'un dans un ordinateur, le faisant vivre éternellement dans une forme de conscience numérique, comme dans le film hollywoodien Transcendance.

Les chercheurs sont loin d’avoir réussi un tel exploit, du moins avec le cerveau humain, mais ils ont franchi quelques étapes dans le passé. Par exemple, une équipe de recherche internationale a réussi à mettre le cerveau d'un ascaris dans un corps robotique Lego.

L'ascaris qu'ils ont utilisé est Caenorhabditis elegans, un nématode transparent vivant en liberté, mesurant environ 1 millimètre de long. Il vit dans des sols tempérés et est dépourvu de systèmes respiratoire et circulatoire. Leurs gènes et leur système nerveux ont été étudiés à plusieurs reprises.

Source de l'image :Wikimédia

Intégrer un ver dans un robot

En 2014, le projet OpenWorm a cartographié les connexions entre 302 neurones du ver et les a simulées dans un logiciel. Ensuite, ils ont implémenté le logiciel dans un petit robot Lego. L'objectif principal était de simuler entièrement le Caenorhabditis elegans en tant qu'organisme virtuel.

Les parties du corps et le réseau neuronal du ver ont des équivalents LegoBot :les neurones du nez du ver ont été remplacés par un capteur sonar sur le robot. Les motoneurones qui parcourent les deux côtés du ver correspondent aux moteurs situés à droite et à gauche du robot. Dans l'ensemble, le robot se comporte de manière très similaire à Caenorhabditis elegans.

La simulation n’est pas précise à 100 % :quelques paramètres du logiciel nécessitent le déclenchement d’un déclenchement neuronal. Cependant, le travail qu’ils ont accompli est plus qu’impressionnant étant donné que le robot ne fonctionne sur aucune commande ou instruction programmée. Tout ce qu'il contient est un réseau de connexions imitant le cerveau du ver.

Plus précisément, le modèle est précis dans ses connexions et utilise des paquets UDP pour déclencher les neurones. Si 2 neurones ont 3 connexions synaptiques, par exemple, lorsque le premier neurone se déclenche, un paquet UDP est transmis au 2ème neurone avec la charge utile « 3 ».

Source :Je programmeur

Les chercheurs ont utilisé l’adresse IP ainsi que le numéro de port pour adresser chaque neurone. Le neurone entier regroupe les poids et se déclenche s’il dépasse une valeur seuil. L'accumulateur est réinitialisé si les neurones se déclenchent ou si aucun message n'arrive dans une fenêtre de 200 millisecondes. C'est quelque chose de similaire à ce qui se passe dans un réseau neuronal réel.

Source de l'image :YouTube  

Les capteurs attachés au robot Lego sont échantillonnés toutes les 100 millisecondes. Il est câblé comme le nez du ver, si quelque chose s'approche à moins de 20 centimètres de distance, il envoie des neurones sensoriels dans les réseaux.

Le même concept est appliqué aux 95 motoneurones, et les signaux moteurs sont collectés et utilisés pour contrôler le mouvement et la vitesse de chaque moteur. Ces motoneurones peuvent être inhibiteurs ou excitateurs, et des négatifs et des positifs sont utilisés.

Le projet OpenWorm

Le projet OpenWorm se poursuit à ce jour, apportant des améliorations aux simulations et aux visualisations. Ils explorent le développement des vers et se concentrent sur le processus de développement des nématodes et d'autres formes de vie grâce à l'analyse de données et à la simulation.

Ils ont développé une nouvelle approche interactive pour jouer avec un ver dans un navigateur, une plateforme plug-and-play appelée Geppetto. De plus, ils utilisent des techniques d'optimisation telles que des algorithmes génétiques pour peaufiner et affiner les modèles afin de les adapter aux données expérimentales provenant d'observations cellulaires réelles.

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La prochaine étape consiste à connecter le cerveau humain – ce qu’on appelle le connectome. Même si nous ne parvenons pas à télécharger des cerveaux humains sur des ordinateurs dans un avenir proche, le simple fait de pouvoir simuler un cerveau entier contribuerait à révolutionner l’intelligence artificielle. Et si nous pouvions un jour franchir cette étape, les applications et les opportunités seraient si vastes que nous ne pouvons pas l'imaginer à l'heure actuelle.