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Associant neurosciences et informatique, le Human Brain Project dévoile les secrets du cerveau

Programme européen phare, le Human Brain Project (HBP) adopte les avancées en matière de TIC et regroupe des ressources et des compétences en neurosciences et en neuromédecine. Cette vision unifiée du cerveau bénéficiera à la fois aux personnes et à la technologie.

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Progrès scientifiques

© Axer and Amunts, INM-1, Forschungszentrum Jülich

Malgré les années de recherche qui lui ont été consacrées, le cerveau humain reste l’un des secrets les plus impénétrables de la nature, en partie parce que les laboratoires en ont étudié différents aspects indépendamment les uns des autres.

Le HBP a été créé pour élaborer une plate-forme technologique européenne unique destinée aux neurosciences, à la médecine et aux technologies de l’information et de la communication (TIC) avancées. En reliant des domaines de recherche sur une échelle sans précédent, il cherche à dégager des synergies et à accélérer les progrès.

Un des projets les plus ambitieux de l’UE

Les deux objectifs du projet se renforcent mutuellement: utiliser les TIC avancées en neurosciences pour mieux comprendre le cerveau et ses maladies et s’inspirer de la biologie pour améliorer les TIC.

Avec plus de 500 scientifiques de 120 institutions européennes partenaires dans 19 États membres, le HBP est l’un des plus grands projets jamais financés par l’UE. Le projet a une durée initiale de 10 ans (2013-2023), au cours de laquelle il créera une infrastructure européenne permanente de recherche en neurosciences.

«Pour répondre aux défis émergents, nous avons assisté à une évolution des laboratoires individuels spécialisés vers des initiatives interdisciplinaires plus vastes», déclare la professeure Katrin Amunts, directrice de la recherche scientifique du projet. «Cela est dû en partie aux simulations informatiques intensives et aux quantités de données impliquées, de l’ordre des téraoctets aux pétaoctets, dépassant la capacité d’un unique institut de recherche.»

Pour permettre une compréhension complète de la complexité du cerveau et l’appliquer à la neuromédecine, à l’informatique, à la robotique et aux innovations en intelligence artificielle, le partage de données selon les principes FAIR joue un rôle central dans le HBP.

L’approche du HBP intègre l’investigation expérimentale de l’organisation du cerveau chez la souris et l’homme, ainsi que les neurosciences cognitives et théoriques. Celles-ci profitent à six plates-formes technologiques dans les domaines suivants: la neuroinformatique, la simulation, l’analyse et l’informatique hautes performances, l’informatique neuromorphique, la neurorobotique et l’informatique médicale.

«La complexité du cerveau est incroyable, car elle englobe des échelles spatiales et temporelles très différentes, allant du niveau moléculaire des synapses, des cellules et des fibres nerveuses à celui des connexions entre des zones entières du cerveau et, au niveau temporel, des millisecondes à une vie entière», explique la professeure Amunts.

Les progrès des neurosciences et de l’informatique pouvant susciter des interrogations philosophiques sur le «soi» et l’utilisation responsable des nouvelles technologies, le HBP adhère aux principes de la recherche et de l’innovation responsables (RIR) dans son domaine de recherche sur l’éthique et la société.

Combattre les troubles cérébraux en développant des TIC compétitives

Le HBP a déjà élaboré un certain nombre de nouvelles approches pour la neuromédecine axée sur la technologie.

Un exemple: un nouvel avatar personnalisé du cerveau, développé pour améliorer la chirurgie de l’épilepsie, sera bientôt testé dans le cadre d’un essai clinique portant sur 400 patients. Un autre exemple est la création de l’atlas 3D du cerveau humain le plus complet à ce jour.

SpiNNaker et BrainScaleS, deux des principaux systèmes informatiques neuromorphiques (inspirés par le cerveau) au monde, ont été développés dans le cadre du HBP. Le projet a également mis en place l'infrastructure FENIX, un réseau de centres de supercalculateurs à l’échelle européenne qui permet d’échanger des données sur une grande échelle.

«Nous posons actuellement les bases d’une vaste communauté d’utilisateurs externes pour l’infrastructure de recherche européenne intégrée. Cela implique non seulement de construire des matériels et des logiciels, mais aussi une culture de l’utilisation», explique la professeure Amunts.

Les six plates-formes, initialement mises à la disposition du public en 2016, permettent déjà aux scientifiques d’accéder à une gamme de ressources, notamment à différents modèles et atlas du cerveau. Les utilisateurs externes peuvent accéder à l’infrastructure de recherche partout dans le monde via un portail Web commun. Pour tous les utilisateurs, une équipe d’assistance de haut niveau est prête à intervenir. Les scientifiques peuvent également télécharger leurs propres données auprès d’une équipe de conservateurs.

Pays

Suisse