Un modèle mathématique du cerveau

Comment le cerveau se représente-t-il une scène complexe à partir de rares signaux visuels ?

Si je jette un coup d'oeil, par exemple sur une porte entrouverte, comment mon cerveau en déduira-t-il que je pourrais éventuellement ouvrir cette porte pour sortir de la pièce ?

Le petit nombre de photons perçus par mon regard et transmis au cerveau ne permettent pas en principe cette inférence complexe. 

On dira que le cerveau a déjà l'expérience et donc la mémorisation de telles situations. Mais il s'agit de mémoires trop nombreuses et confuses ne permettant pas de fournir en l'espèce une réponse précise.

Dans de tels cas, malheureusement une étude anatomique du cerveau et de l'organisation des neurones intervenant dans cette inférence n'est pas possible à ce jour. La mathématicienne Lai Sang Young, de l'université de New York propose une réponse. En collaboration avcc Robert Shapley, neuroscientifique et Logan Chariker, mathématicien, ils ont mis au point un modèle mathématique établi à partir de nombreuses années d'expérimentations biologiques. Ce modèle pourrait selon eux expliquer ce paradoxe.

Ils ont procédé en deux temps. Ils ont dans un premier temps expliqué comment les neurones du cortex visuel interagissent pour détecter les objets en mouvement et les changements en résultant. Dans un second temps, ils essaient de comprendre comment le cerveau se représente des événements non perçus directement mais pouvant en découler, tels que la direction dans laquelle ces objets se dirigent.

Ce travail, le premier dans ce genre, permet d'éviter de recourir, comme les neuroscientifiques le faisaient précédemment, à des hypothèses complexes et actuellement invérifiables concernant l'architecture du cortex visuel impliqué dans un phénomène tel que la vision. Il montre que le cortex visuel fait l'essentiel du travail jusqu'à présent attribué aux couches supérieures du cerveau. Le cortex visuel, selon eux est un petit cerveau à lui seul.

A partir de ce modèle mathématique, il devrait être possible de procéder à des observations du cerveau qui pourraient être vérifiées expérimentalement.

On lira plus de détails dans Quanta Magazine

https://www.quantamagazine.org/a-mathematical-model-unlocks-the-secrets-of-vision-20190821/ 
 

 

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