Des capacités de stockage dix fois plus importantes qu'on ne pensait

Nos souvenirs ainsi que nos pensées dépendent de l'activité chimique et électrique de notre cerveau. L'activité principale réside dans les connexions entre les neurones. Cette communication se fait à l'aide des synapses. Chaque neurone peut avoir un millier de connexions avec les autres neurones. L'équipe de recherche Salk a entrepris de reproduire en 3D l'hippocampe d'un rat. Cette partie du cerveau joue un rôle fondamental dans la mémoire des mammifères. Les chercheurs remarquent alors ce qu'ils considèrent comme une anomalie : certains neurones semblaient envoyer un double message. Au début, les chercheurs ne prêtent pas attention à ce double message : ce genre d'anomalie arrive une fois sur dix dans l'hippocampe. Mais Tom Bartol, membre de l'institut Salk, décide d'aller plus loin. Il mesure la différence de taille entre cette paire de synapses utilisées par le neurone pour envoyer son double message. À ce jour, les synapses étaient plus globalement distinguées en trois catégories : petites, moyennes et larges. Là, le résultat est inattendu : la différence de taille entre ces deux synapses n'excédait pas les 8%. « Nous étions impressionnés de découvrir que la différence de taille entre les synapses peut être infime », explique Tom Bartol. « Personne n'aurait pensé qu'il y aurait une différence si petite », dit-il. Ensuite, aidés d'un algorithme, les chercheurs ont pu déterminer qu'il existait à peu près vingt-six catégories de tailles de synapse. Une découverte qui a permis de mesurer combien d'informations peuvent être potentiellement stockées dans les connexions synaptiques. « En langage informatique, vingt-six tailles de synapses correspondent à 4,7 bits d'information, explique Bartol. Avant, nous pensions que le cerveau n'était capable que de stocker l'équivalent d'un ou deux bits de mémoire de courte et longue durée dans l'hippocampe. » Sachant en plus qu'un cerveau adulte génère une puissance continue d'environ 20 watts (l'équivalent d'une enceinte Bluetooth basique), cela signifie qu'il peut stocker des informations très précises avec très peu d'énergie. Un schéma précis a également été découvert. « Toutes les deux ou vingt minutes, les synapses gagnent ou perdent une taille. Elles s'adaptent au signal qu'elles reçoivent », indique Bartol. « Derrière le chaos apparent du cerveau, il y a une véritable précision quant à la taille et la forme des synapses qui nous avait toujours échappé », affirme le professeur Terrence J. Sejnowski. En adaptant les mêmes modèles mathématiques, cette découverte pourrait permettre aux scientifiques de construire des ordinateurs très performants et peu énergivores.