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Les données collaboratives étayent le développement des connaissances sur le cerveau

L’«écosystème» de données du HBP comprend des solutions logicielles pour la collecte, l’organisation, l’analyse et le partage d’informations, permettant ainsi de construire des modèles et des simulations. Mais ces actions dépendent de la cartographie des fonctions et de la structure du cerveau, allant des molécules à l’ensemble du cerveau.

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Parler de «cartographier» le cerveau humain ne fait pas réellement honneur à cette démarche. Au contraire du foie, par exemple, qui contient moins de types de cellules organisées de manière similaire dans tout l’organe, le cerveau est très hétérogène et extrêmement plus compliqué. Cela rend essentiels non seulement la description et l’emplacement, mais également la saisie d’interactions. Tenant compte de l’échelle et de la portée de l’ambition du HBP (Human Brain Project), le large éventail de compétences disponible constitue une caractéristique unique. Cette expertise est essentielle, car les résultats dépendent des interactions productives entre ces communautés, très différentes, de chercheurs et de développeurs, impossible à obtenir si l’on travaille de manière isolée. «En effet, ces interactions présentent des enjeux sur une échelle qu’aucun projet européen n’aurait connue», explique le professeur Jan Bjaalie. «Ces obstacles surviennent en raison des pratiques différentes, car tout le monde partage les traditions issues de ses propres domaines, et de la terminologie. Ces obstacles représentent en réalité la raison d’être du HBP, tout en soulignant l’importance de parvenir à obtenir une infrastructure de données.» Développer un système de données génériques Généralement, les neurosciences n’ont pas géré ni partagé des données à la grande échelle du HBP, en partie parce que l’accent a été mis sur la publication d’articles interprétant les données collectées. Les données du projet doivent être collaboratives pour que le HBP puisse exploiter les synergies de la recherche dans tous les domaines des neurosciences. Les données sont stockées avec des étiquettes de métadonnées et consultables grâce à un navigateur web. Des caractéristiques spécifiques au sein de groupes particuliers de données peuvent être extraites et incorporées à des modèles informatiques. Ces derniers peuvent ensuite être utilisés pour effectuer des simulations, et les résultats comparés à des données issues d’expériences avec des cerveaux réels. «Les progrès de l’infrastructure vont de pair avec les sciences, permettant aux chercheurs de découvrir et d’accéder à des données pertinentes, de les utiliser dans des conditions clairement définies, de partager les résultats et de citer le travail des fournisseurs de données originales», explique le professeur Bjaalie. Étant donné la quantité de données impliquées, ces efforts ne sont possibles que grâce à l’utilisation du calcul à haute performance. De nouvelles technologies et applications cliniques Les trois objectifs principaux du HBP sont: mieux comprendre comment les différents éléments de l’organisation du cerveau humain s’adaptent et fonctionnent ensemble (sciences fondamentales), traduire cela par de meilleurs diagnostics et traitements pour les maladies cérébrales (sciences appliquées à la santé) et utiliser ces connaissances pour développer de nouvelles technologies inspirées du cerveau (technologie). Dans le cadre de ces vastes objectifs, les chercheurs sont guidés par certains buts primordiaux de la recherche. La démence, notamment la maladie d’Alzheimer, a été sélectionnée comme domaine pour prouver la fonctionnalité de la plateforme informatique médicale, installée dans des hôpitaux de toute l’Europe. Combiner ces données cliniques, rendues anonymes, permet d’effectuer des analyses plus efficaces. Un autre exemple consiste en l’utilisation de modèles et d’atlas cérébraux personnalisés, consultables en 3D, destinés à différentes applications comme une meilleure planification de la chirurgie épileptique ou la stimulation cérébrale profonde chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. L’identification et la résection d’une petite partie du cerveau d’où proviennent les crises d’épilepsie demandent une compréhension profonde de l’organisation de ces crises. Afin d’améliorer ces procédures, le HBP combine un nouvel environnement de simulation et de modélisation multiéchelle avec les atlas cérébraux du projet et d’autres outils d’analyse des données. Le fait que le HBP mette ses systèmes à disposition en libre accès pour une communauté de la recherche plus large s’avère essentiel pour parvenir aux objectifs du projet. Au cours de cette année, un nouveau portail en ligne verra le jour, permettant l’accès à une série de services centrés sur l’utilisateur. «Même si certaines informations sont déjà disponibles, le portail n’est pas vraiment visible ni facile à consulter. Le nouveau portail facilitera la recherche et l’utilisation des outils et des services fournis par le HBP à la communauté extérieure», conclut le professeur Bjaalie.

Mots‑clés

Human Brain Project, HBP, neurosciences, données, simulation, modèle, cerveau, atlas, maladie, infrastructure, épilepsie, démence

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