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Openscope : un premier observatoire commun de la neuroscience

by Juanita Bawagan août 2 / 18
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Légende de la photo : Jérôme Lecoq, gestionnaire principal de la physiologie optique à l’Institut de neurosciences Allen, prépare un microscope à l’Observatoire de neurosciences Allen. (Photo : Institut Allen)

Un « observatoire commun de l’esprit » a été lancé et les Boursiers du programme Apprentissage automatique, apprentissage biologique seront parmi les premiers à l’essayer.

L’Observatoire de neurosciences Allen est une plateforme expérimentale normalisée à haut rendement conçue et dirigée par une équipe de près de 100 spécialistes différents dont l’objectif commun est de comprendre le fonctionnement du cerveau en examinant ses neurones et ses circuits à l’œuvre. Par l’entremise du programme OpenScope, lancé par l’Institut Allen le 26 juillet, des chercheurs du monde entier peuvent faire une demande pour réaliser leurs propres expériences à l’observatoire.

OpenScope se base sur des observatoires astronomiques communs qui ont été le siège de découvertes importantes sur l’univers physique.

« Grâce à un nouvel observatoire du cerveau, nous souhaitons faire la même chose en neuroscience. Ce que nous faisons ici n’a jamais été fait auparavant », dit Christof Koch, scientifique en chef et président de l’Institut de neurosciences Allen. « Plutôt que de scruter l’obscurité de l’espace, nous tournons notre regard vers le cerveau, et nous le faisons d’une façon telle à ce que les données sont fiables, statistiquement valides et ouvertement accessibles. »

OpenScope permettra aux chercheurs du monde entier d’avoir accès aux installations de l’Institut Allen pour étudier l’activité de centaines de milliers de neurones dans le cortex visuel d’une souris.

Apprentissage profond dans le cerveau humain?

Une équipe de chercheurs du CIFAR a proposé l’un des premiers projets OpenScope. Ce projet vise à comprendre comment les différentes régions cérébrales coordonnent l’apprentissage dans le système visuel et comment les principes de l’apprentissage profond émanant de la communauté de l’intelligence artificielle pourraient avoir des parallèles dans le cerveau des mammifères. Le projet mise sur des recherches antérieures sur le potentiel de l’apprentissage profond dans le cerveau humain réalisées par la vérification expérimentale de principes théoriques.

Joel Zylberberg (Université du Colorado), Chercheur mondial CIFAR-Azrieli, pilote le projet. Parmi les autres collaborateurs, notons : Tim Lillicrap, chercheur chez DeepMind; Blake Richards (Université de Toronto à Scarborough), Boursier du CIFAR; et Yoshua Bengio (Université de Montréal), codirecteur du programme Apprentissage automatique, apprentissage biologique du CIFAR.

Plutôt que de scruter l’obscurité de l’espace, nous tournons notre regard vers le cerveau, et nous le faisons d’une façon telle à ce que les données sont fiables, statistiquement valides et ouvertement accessibles.

« Les installations informatiques exceptionnelles d’OpenScope nous aideront à explorer le mécanisme d’apprentissage des rongeurs quand ils font face à des circonstances inattendues », a dit Bengio. « Je crois qu’il ne s’agit que du début d’une initiative emballante pour mieux comprendre les principes de l’apprentissage dans le cerveau au niveau des réseaux. »

Ce projet compte parmi les trois premiers projets OpenScope. Voici les deux autres projets en cours : « Sonder la réaction du cerveau à des films pertinents sur le plan biologique » et « Examiner comment l’expérience et l’anticipation influencent la façon dont le cerveau représente l’information à l’aide de voies spécifiques ».  

Actuellement, l’observatoire se penche sur le système visuel de la souris. Dans leurs expériences, les chercheurs montrent aux rongeurs différents films ou images, et enregistrent l’activité cellulaire dans six régions différentes du cortex visuel de l’animal. Ils recueillent des données sur plus de 65 000 neurones différents.   

Les données et les outils de l’Institut de neurosciences Allen sont accessibles au public en ligne à brain-map.org.