Y a-t-il un Google dans notre cerveau ?

Les résultats publiés par Alexander Huth, chercheur à l’Institut de neurosciences Helen Wills de l’université de Californie à Berkeley, et ses collègues dans la revue Neuron du 20 décembre 2012 conduisent à se poser la question: “Y a-t-il un Google dans notre cerveau ?” Un sous Google ? Un super Google ? Comment sommes-nous capables de retrouver ou de reconnaître, souvent instantanément, un mot, une image, une notion, une action?  Difficile de ne pas penser à Internet et à la difficulté, pour un moteur de recherche, de faire de même avec le contenu de la Toile.

Une autre étude devra le déterminer, mais celle-ci montre déjà comment nous rangeons la multitude d’objets et d’actions que nous voyons dans notre matière grise. La principale découverte des chercheurs, c’est qu’il n’existe pas de zones isolées pour chaque catégorie d’images mais un “espace sémantique continu”. Pas de tiroirs donc mais un tissu, un maillage imbriqué…

1.705 catégories d’objets et d’actions

“Si l’être humain peut voir et nommer des milliers de catégories d’objets et d’actions, il est peu probable qu’une zone distincte du cerveau soit affectée à chacune de ces catégories”, précisent les chercheurs. “Un système plus efficace consiste à représenter les catégories comme des emplacements dans un espace sémantique continu, sur une cartographie couvrant toute la surface corticale.”

Pour explorer un tel espace, Alexander Huth a fait appel à l’IRM fonctionnelle afin de mesurer l’activité du cerveau pendant le visionnage des images d’un film. Il est ensuite passé au traitement informatique des données en utilisant un modèle de voxels, c’est-à-dire des volumes élémentaires (pixels en 3D).

De quoi construire une représentation de la répartition corticale de 1.705 catégories d’objets et d’actions.

Les catégories sémantiques apparaissent alors clairement. Notre cerveau associe les objets similaires par leur composition (des roues pour un vélo et une voiture) ou leur fonction (une voiture et un avion servent à se déplacer). En revanche, une porte et un oiseau ne partagent pas grand-chose et se retrouveront éloignés dans l’espace sémantique.

30.000 voxels

Alexander Huth a soumis les personnes analysées à un film de deux heures dans lequel chaque image et chaque action avaient été repérées par des étiquettes (pour un plongeon, par exemple, une étiquette pour le plongeur, une pour la piscine, une troisième pour les remous de l’eau).

L’IRMf a permis de mesurer l’activité du cerveau dans 30.000 voxels de 2x2x4 mm couvrant l’ensemble du cortex. Il “suffisait” ensuite de corréler les images du film et leurs étiquettes avec les  différents voxels activés lorsqu’elles avaient été visualisées. Le résultat est une cartographie des 30.000 voxels mis en relation avec les 1.705 catégories d’objets et d’actions.

Les techniques de représentations dans l’espace, à gauche, permettent de faire apparaître les distances entre les différentes catégories. Les différentes couleurs et leurs nuances représentent des groupes de catégories similaires: êtres humains en bleu, parties du corps en vert, animaux en jaune, véhicules en mauve…

Cartographie 3D interactive

Plus fort encore que la représentation dans l’espace qui ressemble aux cartographies en 3D des sites Internet, les chercheurs ont achevé leur travail par une projection des voxels et de leurs catégories… sur la surface corticale elle-même.

Le résultat est spectaculaire, en relief et… interactif. Grâce à une technologie de navigation encore expérimentale, WebGL, l’utilisateur peut soit cliquer sur un voxel de la surface du cortex et voir quelles sont les catégories correspondantes, soit faire l’inverse: le choix d’une catégorie montre dans quelles zones du cerveau elle est stockée.

Cette cartographie interactive est disponible ici mais tous les navigateurs ne sont pas capables de la prendre en charge. Les chercheurs conseillent Google Chrome qui, effectivement, fonctionne (version 23).

Ces travaux fondamentaux pourraient avoir des applications dans le diagnostic et le traitement de pathologies cérébrales. Mais il permettront peut-être aussi de créer des interfaces cerveau-machine plus efficaces et d’améliorer les systèmes de reconnaissance d’images encore peu développés, même sur Google…

Michel Alberganti

Photo: «Planting Brain», oeuvre d’art dans un champ indonésien, le 27 décembre 2012 près de Yogyakarta. REUTERS/Dwi Oblo

Une autre étude devra le déterminer, mais celle-ci montre déjà comment nous rangeons la multitude d’objets et d’actions que nous voyons dans notre matière grise. La principale découverte des chercheurs, c’est qu’il n’existe pas de zones isolées pour chaque catégorie d’images mais un “espace sémantique continu”. Pas de tiroirs donc mais un tissu, un maillage imbriqué…

11 commentaires pour “Y a-t-il un Google dans notre cerveau ?”

  1. C´est tout bonnement stupéfiant et magnifique. Effrayant aussi.

    Demain, tous dans la matrice?

    Ou un cerveau synthétique?

    ou apprendre en se branchant?

    Mais après les champs sémantiques, j´imagine que les prochaines étapse sont les émotions, la déduction, la réflexion mathématique et abstraite…

    A suivre de près.

  2. Fascinant!
    Il est vrai qu’il n’y avait aucune raison sinon la volonté de simplification de l’homme que le cerveau fonctionne autrement que comme un réseau spatio-temporel et non comme un appartement avec des pièces spécialisées dans telle ou telle fonction.
    Cette “dispersion de la perception” fait aussi penser à la résonance de type bayésienne de réseaux de neurones.

  3. [...] on blog.slate.fr Share this:TwitterFacebookWordPress:J’aimeSoyez le premier à aimer [...]

  4. Bonjour,

    je travaille dans ce domaine de recherche et je trouve que la pub que vous faites à cet article n’est pas meritée. Ok ils ont fait un bon effort de vulgarisation: video, page web interactive et presentations à l’américaine. Mais franchement le contenu et les résultats de l’article sont corrects mais sans plus. Je ne nie pas l’interet de cette recherche mais c’est loin d’etre d’une qualite suffisante pour etre présenté au détriment d’autre. Ca ressemble beaucoup au debut de la marketisation de la recherche.

    En gros, ils ont montrés des vidéos à des gens dans un irm et enregistré l’activité cérébrale avec une des nouvelles techniques disponibles. Ensuite ils ont appliqué une méthode statistique basique (PCA) pour identifier des patterns et fait une jolie visualisation. C’est surement les premiers à le faire si proprement mais c’est pas vraiment une idee innovante. Et si on regarde les resultats qu’est qu’on a? rien. Enfin si une jolie carte comme une gamin pourrait en dessiner une. Mais qu’en tire-t-on? Cet article pretend que ca pourra améliorer le traitement de maladie, ou les interface cerveau-machine ou meme la reconnaissance d’image. C’est surement ce qu’il disent dans la discussion du papier mais la vrai recherche consisterait à faire ca justement. Bref ils vendent (très bien) du vent.

    Bref, c’est de la recherche à l’américaine ou on vous promets qu’on fera un truc de fou, mais à l’avenir. En attendant on publie un joli dessin qui veut pas dire grand chose mais fait réver les foules…

    Dommage le sujet est intéressant…
    PS: et franchement le lien avec google est un peu réthorique

  5. @kakop – Je comprends votre agacement. Il est certainement justifié sur le plan scientifique. Je vous fais confiance. Sur le plan de la communication, en revanche, je pense pouvoir donner mon avis. Eh oui, les Américains savent communiquer sur leurs travaux. C’est surement douloureux à constater lorsque l’on compare les efforts de ces chercheurs (vidéo, carte interactive en WebGL, images de qualité…) avec certains sites de la recherche française. Quand leur dernière mise à jour ne date pas de plusieurs années, on a parfois l’impression de revenir aux origines d’Internet en les parcourant. Que les chercheurs français aient ensuite du mal à financer leurs recherches n’est guère surprenant. Que les journalistes français fassent leur miel de l’information scientifique distillée par les universités américaines ou la Nasa n’est guère surprenant non plus. Il ne vous aura pas échappé que la communication prend une place croissante partout. Y compris dans la science. Avec les excès qui vont avec. Et que l’on peut déplorer. Grâce à Dieu, les chercheurs français sont encore très loin de franchir la ligne blanche. Très très loin. Trop loin, je pense. L’exemple de cet article est donc à méditer à l’aune de ce terrible retard de communication scientifique. Attaquer le fond de l’article est hors sujet dans ce contexte. D’autant qu’il est publié dans la revue Neuron, tout de même. Surtout, faites moi part de vos propres travaux et je ne manquerai pas d’en rendre compte. :)

  6. [...] http://blog.slate.fr/globule-et-telescope/2012/12/28/y-a-t-il-un-google-dans-notre-cerveau/ [...]

  7. commentaire

  8. Les chercheurs américains montrent et vulgarisent pour obtenir de l’argent pour la suite de leurs recherches. Ils doivent convaincre les entreprises, les pouvoirs publics au premier rang desquels se trouve l’armée.

    Aux US c’est “publish or perish”, car ils ne sont pas fonctionnaires.

  9. Je crois que cette décourte nous amène àconclure que notre cerveau fut concu par quelqu’un de plus intelligent que nous, notre Créateur. Car si tout le monde est d’avis que Google est l’oeuvre d’un ou des individus(savants) très doués,que dire dire de notre cerveau? N’est-il pas aussi l’oeuvre d’un grand Concepteur que nos Savants d’aujourd’hui.
    Soyons reconnaissants à celui qui nous a tous fait le don gratuit de ce Grand GOOGLE.

  10. L’important est aussi de savoir comment et où se rangent les informations qu’il faudra récupérer après.
    J’ai établi une théorie qui pourrait intéresser quelques-uns des lecteurs et des commentateurs.
    Meilleures salutations

  11. [...] Y a-t-il un Google dans notre cerveau ? Robert Sapolsky: The uniqueness of humans Pendant des millénaires, nos ancêtres chasseurs-cueilleurs ont évolué <b>au rythme des jours et des saisons </b>. Être actif après la tombée du jour comportait tellement plus de dangers que d’avantages que personne ne s’y serait risqué. [...]

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Globule et téléscope est le blog Science et Environnement de Slate.fr.
Il est tenu par Michel Alberganti, journaliste scientifique, ancien journaliste au Monde où il a dirigé le service Science et technologie, et aujourd'hui également producteur de l'émission Science Publique sur France Culture.
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