Revue des sciences janvier 2018

Pour la Science

Physique, espace, nanos

Climat, écologie, énergie

Biologie, préhistoire, cerveau

Santé

Techno

Rien d'extraordinaire pour inaugurer ce qui sera la dernière année de cette revue où je fais depuis 12 ans le tour d'horizon du mois écoulé. Il y a quand même de quoi prolonger nos réflexions sur la conscience et le langage, ou bien se questionner sur l'avenir de la réalité augmentée qui pourrait remplacer nos écrans. On trouvera aussi quelques nouvelles étonnantes (un dinosaure à l'allure de cygne ou une nouvelle informatique réversible à base des vallées électroniques, etc.) mais ce sont les mauvaises nouvelles du climat qui dominent encore. Sinon, même les bienfaits attendus de l'édition de gènes sont contrebalancés par les risques de la technique. De même, un traitement antiviral à base de nanoparticules d'or pourrait bien nous débarrasser de presque tous les virus, ce qui n'est pas forcément aussi positif qu'il y paraît, les rhumes par exemple s'attaquant préférentiellement aux cellules cancéreuses. Il est assez troublant enfin de savoir qu'on va réanimer des morts (leur coeur) afin de pouvoir en prélever des organes...

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- Economie et social

Retour au mode panique ! Comme il y a des études contradictoires, il n'est pas si aisé d'évaluer notre situation, ce pourquoi on a besoin de scientifiques plus que de militants mais après des nouvelles plutôt rassurantes, c'est le pire qui s'annonce. Ainsi, le réchauffement aurait été sous-estimé de 15% et les températures devraient grimper de 3,2 à 5,9°C d'ici 2100 ! Alors qu'on est très très loin de ces valeurs, on peut déjà dire que le réchauffement climatique a été responsable de la canicule de 2016. Paradoxalement, à cause de la fonte de l'Arctique bientôt libre de glaces, ce qui l'aggrave encore, le réchauffement pourrait être aussi à l'origine de vagues de froid comme en connaît le Canada actuellement, par affaiblissement du vortex polaire. Même s'il est possible que le soleil entre en activité minimale pour 30 ans, atténuant un peu les effets à court terme, ce n'est pas ce qui nous sauvera, il faudrait vraiment accélérer la mouvement lancé, sans pouvoir faire la fine bouche sur les solutions. Pour Hervé Le Treut, "il n’est pas anodin d’éliminer les scénarios les plus extrêmes du discours car cela évite de se poser la question des technologies nouvelles à mettre en place telle que la captation du carbone, coûteuse et qui n'a pas bonne presse. Cette référence au 3°C est une manière de nier une partie des risques. Or le risque moyen n’existe pas". Le pire, c'est que les écologistes catastrophistes qui noircissent le tableau sont eux aussi opposés stupidement à la capture du carbone au nom d'un changement radical, qu'on peut attendre longtemps, et de la nécessité indéniable d'arrêter nos émissions, qu'on a tant de mal à réduire pourtant ! Heureusement, on a tous les mois de nouveaux procédés prometteurs, que ce soit pour transformer le CO2 en syngas (gaz de ville) avec des solvants (switchable polarity solvents) ou pour produire du méthanol à partir de méthane (et de CO et d'oxygène) en utilisant du rhodium comme catalyseur.

On m'a proposé de signer un appel des écologistes qui prolonge celui des 15 000 scientifiques du mois de novembre, sonnant l'alarme avec raison mais aussi vainement je le crains que les précédents. Il faudrait vraiment que les écologistes prennent la mesure du désastre et se résignent au réalisme de stratégies efficaces, au lieu de continuer à espérer un changement complet qui serait certes bien nécessaire mais que tout dément, hélas. Il est vital de prendre en compte notre échec et notre impuissance réelle qui obligent notamment à soutenir les solutions technologiques (solaire et capture du CO2) ainsi qu'à se rabattre sans tarder sur le local au lieu d'attendre un changement global introuvable ou se contenter de condamnations morales. Je comprends bien qu'on rêve d'un autre monde mais ce n'est plus un luxe que nous pouvons avoir en tant qu'écologistes, nous avons une obligation de résultat pour lequel il faut faire feu de tout bois.

Dans le réel, il n'est pas si facile de "changer de paradigme" à cause de l'inertie sociale et des diversités locales. Il ne suffit pas de commander pour que les hommes et les choses se plient à notre volonté. Ainsi, la construction de bâtiments zéro énergie est plus complexe qu'on ne le prétend, exigeant plus d'études pour coller aux terrains dans ses diversités climatiques. Il faudra sans doute pas mal de temps aussi pour avoir des lignes à haute tension en courant continu qui permettraient de mieux exploiter les énergies renouvelables. Là-dessus, parler de plantes lumineuses capables de nous éclairer ne semble qu'un dérisoire gadget, mais pas si sûr ?

A part ça, la baisse de l'espérance de vie aux USA serait liée au délitement social (armes à feu, overdoses, suicides, pauvreté, système de santé), ce qui éclaire les raisons de l'élection de Trump. En France, l'amélioration de la conjoncture est sensible avec de fortes créations d'emplois (mais souvent précaires) qui n'apparaissent pas vraiment dans les chiffres car les perspectives de la poursuite de l'embellie aurait fait gonfler les chiffres du chômage en encourageant plus de personnes à entrer dans la population active. La baisse du chômage et des bénéficiaires des minima sociaux devrait donc s'accélérer à l'avenir, en l'absence d'une nouvelle crise (qui nous pend toujours au nez), mais devrait être limitée malgré tout par l'automatisation. Ainsi, vont s'ouvrir des centaines de supérettes sans employés en Chine. Le paiement se fera par reconnaissance faciale, reconnaissance d’images et RFID. Dans ce contexte la culpabilisation des chômeurs est à la fois honteuse et le témoignage de la connerie de nos dirigeants qui accusent les victimes de leur propre impuissance (ce qui n'est pas nouveau). A noter, enfin, dans les rejouissances de l'époque, qu'on trouve déjà à San Francisco, un robot qui empêche les sans-abri d'installer leurs campements devant l'immeuble d'un groupe de protection des animaux ! Le robot utilise des lasers et des capteurs pour surveiller toute activité et alerter les autorités si besoin...

 

- Sciences

Il n'y a pas grand chose de notable ce mois-ci, à part peut-être la prise en compte des turbulences du Big Bang causées par les ondes gravitationnelles. Il se pourrait aussi que l'eau de Mars ait été absorbée par ses roches basaltiques et non pas entièrement dispersée dans l'espace. Sinon, les origines de la vie reculent sans cesse, cette fois avec des fossiles de 3,5 milliards d'années, ce qui renforce la probabilité de trouver de la vie sur d'autres planètes. Par ailleurs, les progrès de la détection de la conscience en précisent un peu la nature. De quoi compléter mes billets récents sur le sujet, sans qu'il n'y ait rien de fondamentalement nouveau, mais on voit comme s'opposent des conceptions symétriquement insuffisantes, de la conscience (animale) comme espace de travail et celle de la conscience (humaine) comme récit de soi. Un article sur l'auto-domestication de l'homme peut lui aussi compléter le mien. Sinon, le développement de notre cerveau (néo cortex et migration des neurones) serait lié simplement à des protéines d'horloge (CLOCK).

Suivre l'évolution de la taille et du poids de nos premiers ancêtres met en évidence que Homo Erectus a grandi de 10cm sans prendre de poids. Bien plus tardives, il semble que les structures de Stonehenge aient présidé à des cérémonies sexuelles célébrant la fécondité par l'ombre des menhirs/phallus s'allongeant entre les arches/vagins. Il est de plus en plus évident sinon qu'il y a des inégalités sexuelles des maladies neurodégénératives, différentes selon les âges (à noter que l'huile de colza aggraverait l'Alzheimer). Plus étonnant, lorsqu'elle a déjà eu un enfant mâle, il y aurait des anticorps de la mère qui favoriseraient l'homosexualité du petit frère en ciblant une protéine produite par le chromosome Y qui intervient dans la structuration du cerveau mâle (par ailleurs, l'hyperactivité de la thyroïde favoriserait l'homosexualité). Il faut préciser qu'il y a plusieurs sortes d'homosexualités qui ne sont pas toutes biologiquement déterminées. Il se pourrait sinon que des "ovaires artificiels", culture de cellules ovariennes implantées dans le corps produisant les hormones sexuelles, évitent aux femmes les symptômes de la ménopause et un traitement hormonal substitutif. On pourrait utiliser aussi des spermatozoïdes pour délivrer des médicaments (anticancer notamment) dans l'appareil reproducteur féminin, en les guidant magnétiquement...

Plus généralement, il semble que la réduction de la chimiothérapie aiderait à vaincre le cancer en ne sélectionnant pas les cellules cancéreuses les plus virulentes (on peut penser que cela dépend de l'agressivité du cancer?). On avait vu que la sénescence des cellules était une des causes principales du vieillissement - tout en protégeant du cancer - la découverte des ARN responsables de la sénescence pourrait donc déboucher sur des traitements rajeunissants ? Un autre traitement qui pourrait bouleverser la médecine s'il se révèle vraiment efficace, est constitué de nanoparticules d'or qui attirent les virus et les cassent par la simple pression de la liaison, se débarrasser des virus pourrait cependant avoir des effets délétères puisque le virus du rhume notamment s'attaque préférentiellement aux cellules cancéreuses. Reste qu'il n'y a pas que les agents infectieux et ce qui relie stress social, inflammation et dépression serait de rendre la barrière hémato-encéphalique plus perméable. De même, le diabète de type 2 et l'insulinorésistance seraient provoqués par l'inflammation du foie qui augmente une protéine (PTPR-γ) inhibant les récepteurs à insuline. Enfin, on envisagerait de réanimer les morts (leur coeur) afin de pouvoir en prélever des organes...

L'actualité de l'édition de gène reste fournie avec la technique du "gene drive" adoptée par des agriculteurs américains pour éliminer des espèces nuisibles, ce qui apparaît très risqué écologiquement, ne faisant qu'aggraver la disparition des insectes. Il y a aussi un traitement contre la surdité avec CRISPR ou des algues modifiées avec CRISPR 500 fois plus productives en protéines, ouvrant à des productions industrielles. De façon plus artisanale pour l'instant, un système à base de microscope atomique permet d'obtenir un asservissement de la production de protéines des cellules.
 

- Numérique

Une nouvelle plate-forme technologique provoque toujours un jeu de chaises musicales où les entreprises qui sont les premières à le reconnaître et à construire les outils pour la développer dominent la nouvelle vague. La réalité augmentée est cette nouvelle plate-forme. (Certains l'appellent même la plate-forme informatique finale, mais c'est vraiment réservé à l'inévitable implant dans le cerveau, qui demandera facilement 15 ans de plus).

Alors que Magic Leap sort ses lunettes à réalité augmentée mais que le doute saisit les acteurs du secteur  qui reste cantonné à des niches, Wired réaffirme au contraire que l'avenir, c'est les lunettes à réalité augmentée remplaçant nos écrans. Ce qui serait le plus utile, effectivement, ce ne sont pas des effets spéciaux, mais de visualiser un écran directement dans les lunettes (avec un son par contact osseux) mais il faudrait des lunettes plus légères encore. Pour les implants, c'est sans doute bien au-delà. En tout cas, l'idée que les écrans physiques pourraient disparaître (relativement) est à prendre en considération même si ce n'est pas cette génération. A plus court terme, ce qui pourrait utilement se généraliser, c'est un spectromètre dans les smartphones qui ne sont pas seulement des écrans mais nos couteaux suisses. Technology Review met l'accent sur 18 tendances de fond, au-delà de 2018 (rien de très étonnant mais on devrait passer de la peur de l'IA à notre adaptation).

Comme le dit Bill Gates, « la plupart des gens surestiment ce qu'ils peuvent faire en une année et sous-estiment ce qu'ils peuvent faire en 10 ans ». De même, la plupart des prédictions annuelles surestiment ce qui peut se produire dans l'année et sous-estiment la puissance de la tendance dans le temps.

Dans le domaine de la recherche, le plus intéressant m'a semblé la perspective d'une informatique réversible des vallées électroniques, basées sur "l'index de vallée" des électrons, ou le fait que Microsoft dévoile son langage de programmation quantique : Q#, alors qu'il n'y a pas encore de véritable ordinateur quantique ! Il se pourrait qu'à l'avenir, l'informatique quantique accélére radicalement l'apprentissage automatique, au moins les tâches de classement. Pour l'instant, il y a déjà un système distribué qui sélectionne les meilleurs modèles pour le deep learning. Ce qui est sûr, c'est que l'IA va envahir l'industrie pour le contrôle qualité entre autres. Des professions inattendues pourraient être impactées quand on voit une application comme Storyboard qui transforme vos vidéos en bande-dessinée ! Une des limitations, c'est par exemple, que les voitures autonomes doivent apprendre à réagir aux erreurs humaines des autres conducteurs (comme reculer si un camion recule devant). C'est sans doute un peu moins aléatoire pour les trains sans conducteur que les Pays-Bas vont tester. Dans les robots autonomes, il faut citer de petits robots insectes qui pensent comme des insectes ! Il paraît sinon que l'assistant personnel russe, appelé Alice, rencontre un certain succès en se basant sur les échanges des réseaux sociaux pour interagir, ce qui le rendrait peu sympathique et politiquement incorrect ! Il y a d'ailleurs Keecker, le robot multimédia français sur roues avec projecteur, qui ferait un bon assistant domotique ?

Enfin, l'actualité du Bitcoin est encore chargée, connaissant des fluctuations spéculatives irrationnelles qui rappellent les spéculations d'antan sur les tulipes. Du coup, l'UE décide la fin de l'anonymat du Bitcoin, la Corée du sud et la Chine tentent de s'y opposer alors qu'Israël veut en interdire le commerce pour créer sa propre cryptomonnaie, mais payer ses salariés en Bitcoins sera bientôt une réalité... au Japon, une société japonaise de services en ligne proposant à ses salariés d'être partiellement rémunérés en Bitcoins. Heureusement, les alternatives se multiplient avec d'un côté FairCoin, une cryptomonnaie solidaire de la "Bank of the Commons" utilisant la blockchain, et de l'autre IOTA, une alternative plus légère à la blockchain pour les objets connectés (et pour monétiser leurs données).
 



Pour la Science no 483, Détecter la conscience


Pour la Science

- Mesurer la conscience est enfin possible, p26

Actuellement, la théorie de la conscience la plus prometteuse qui réunisse ces deux caractéristiques est la théorie de l'information intégrée. Imaginée par Giulio Tononi, psychiatre et neuroscientifique à l'université du Wisconsin à Madison, cette théorie, formalisable mathématiquement, souligne les caractères différencié et intégré de toute expérience subjective et postule que le mécanisme soutenant l'expérience consciente dans le néocortex du cerveau humain doit incorporer ces deux attributs. En d'autres termes, elle postule qu'à chaque propriété associée à une expérience correspond une propriété du système cérébral de la conscience, qui en est la cause. Ainsi, à chaque expérience (représentée par l'ensemble des propriétés qui lui sont associées) correspond une structure physique complexe irréductible responsable de cette expérience. Giulio Tononi a traduit ces idées en un calcul formel qui fournit une mesure de l'irréductibilité de cette structure complexe. Et puisqu'il y a correspondance avec l'expérience vécue, cette mesure reflète la qualité de celle-ci, c'est-à-dire la qualité de l'information engrangée.

Le cerveau d'une personne profondément endormie se comporte comme une cloche mal accordée : alors que l'amplitude initiale du signal enregistré sur l'électroencéphalogramme est plus grande que durant l'éveil, sa durée est beaucoup plus courte et ce signal ne se propage pas à travers le cortex jusqu'aux régions connectées. Bien que les neurones restent actifs lors du sommeil profond, comme en témoigne la forte réponse dans une région localisée du cerveau, l'intégration a été rompue.

On associe une valeur à la réponse cérébrale de chaque personne : l'indice de complexité perturbationnelle (perturbational complexity index ou PCI). Si le cerveau ne réagit pas à la stimulation magnétique – par exemple quand l'activité corticale est supprimée ou très faible –, le PCI est proche de 0. Si, en revanche, la complexité de la réponse cérébrale est maximale, le PCI vaut 1.

Les chercheurs ont découvert que la présence de la conscience pouvait être déduite avec exactitude chez chacun des sujets pour un PCI* de 0,31. En d'autres termes, pour chacune des 540 conditions testées, si la réponse électrique était inférieure à ce seuil, le sujet était inconscient.

- Le concept même de conscience minimale est à revoir, p36

Parmi les principales théories, il y a celle de Giulio Tononi, de l'université du Wisconsin, à Madison, souvent vue comme une très belle mathématisation, mais aussi parfois comme un peu spéculative, les conditions de calculabilité du paramètre qu'elle produit étant souvent impossibles à déterminer dans un vrai cerveau. Cette théorie formalise la conscience en termes de traitement de l'information, notamment en considérant deux paramètres, l'intégration et la différenciation : un cerveau conscient doit être capable d'intégrer de grandes quantités d'informations, c'est-à-dire de mettre en relation des opérations de domaines différents, et en même temps de différencier des états, par exemple de distinguer un visage entre mille. Cette théorie est intéressante, mais je trouve qu'elle n'est pas assez imprégnée d'une psychologie de la conscience et assez décorrélée du fonctionnement du cerveau. Bien sûr, l'équipe de Giulio Tononi essaye de la reconnecter au cerveau. Le travail de Marcello Massimini, commencé dans son laboratoire, illustre cette entreprise avec succès. Et les résultats obtenus rejoignent ce que notre laboratoire et d'autres ont publié avec des méthodes différentes.

Une idée clé est qu'il n'y a pas une région du cerveau dédiée à la conscience. En revanche, plusieurs études ont montré qu'il est possible d'activer chaque région du cortex de manière inconsciente, par exemple avec des images subliminales : un mot active telle région, un nombre telle autre, etc. La signature de la conscience semble être l'existence d'un mode de communication entre les régions. La théorie que nous avons développée avec Stanislas Dehaene a l'avantage d'être très proche de son objet, à la fois psychologique et cérébral. Dans les années 1990, le psychologue Bernard Baars, à l'Institut des neurosciences de La Jolla, en Californie, avait proposé un modèle purement psychologique de la conscience, nommé l'espace de travail global. Initialement, Stanislas avait commencé à travailler avec Jean-Pierre Changeux à un modèle inspiré de celui de Bernard Baars, mais avec un substrat neuronal, en s'intéressant à l'effort mental. Quand j'ai rejoint Stanislas durant ma thèse, nous avons croisé ces éléments et proposé un modèle neuronal des idées de Bernard Baars.

Ce modèle est fondé sur l'idée qu'il existerait deux architectures cérébrales dans le cerveau. La première serait constituée de systèmes indépendants les uns des autres et donc capables de fonctionner en parallèle. Cela expliquerait que des centaines de processus différents aient lieu dans notre cerveau en permanence, reposant sur des réseaux neuronaux qui fonctionnent en parallèle parce qu'ils ne sont pas massivement interconnectés. Ce premier espace est dit modulaire. La seconde architecture serait un système non modulaire qui briserait la modularité : imaginez un réseau de nombreux neurones très interconnectés. À chaque instant, un tel réseau ne peut loger qu'une représentation. Ce système serait le réseau de la conscience. On a beaucoup appris sur la conscience depuis un siècle, notamment qu'on ne peut avoir conscience de plusieurs choses en même temps. L'espace non modulaire reflète bien cette idée : à un moment, l'espace global saisit une scène. Mais parallèlement, de nombreuses informations sont traitées inconsciemment et indépendamment. Chacun des constituants de ce réseau global est dans les régions plutôt associatives du cortex, celles qui, comme les cortex préfrontal et pariétal, communiquent avec les autres régions corticales. Il faut imaginer ce réseau comme un filtre présent un peu partout, mais avec une densité particulière. Chaque bout de ce réseau peut fonctionner inconsciemment. La conscience apparaît quand ces différentes régions fonctionnent ensemble, de manière intégrée. Ce n'est pas toujours le cas.

En stimulant des personnes dans le coma ou en sommeil profond avec des sons ou des mots : des modules continuaient de travailler de manière très active. Pendant ma thèse, j'avais aussi montré que, de façon inconsciente, on peut traiter le sens d'un mot. Ainsi, la limite n'est pas la complexité psychologique, mais le type de traitement que l'on pourra faire sur ces représentations.

À partir du moment où vous êtes conscients d'une information, par exemple d'un mot, vous êtes capable de lui faire subir tout ce que vous êtes capable de faire mentalement : décider de construire une phrase avec, de l'épeler, de compter la valeur numérique de ses lettres, d'en faire une anagramme, de le traduire dans une autre langue, etc. En d'autres termes, quand une information très spécialisée arrive sur la scène de votre espace de travail, vous pouvez la faire circuler dans toutes vos facultés mentales.

Les idées de Steven Laureys s'intègrent tout à fait dans cette logique : certaines parties de l'espace de travail auront plus à voir avec la prise de conscience du monde extérieur, d'autres avec la conscience de soi. Si tous les neurones faisaient la même chose en même temps – la théorie de Giulio Tononi le décrit bien –, on aurait une grande intégration, mais aucune différenciation, car l'information serait très peu complexe. Cela s'appelle une crise d'épilepsie. On peut donc perdre conscience de deux façons : soit par manque de communication dans le réseau – c'est ce que l'on voit malheureusement chez des patients dont les fibres de connexion sont détruites –, soit à cause d'un excès de communication. La conscience exige donc d'être dans une fenêtre de communication.

Dès lors que par un mouvement de tête ou des yeux, par exemple, on obtient une communication fonctionnelle avec un malade, il n'est plus en conscience minimale : il est conscient. Ce qu'on appelle conscience minimale est un état seulement décrit par des comportements ne permettant pas de communiquer.

Quand un patient est classé végétatif, ses comportements sont liés à une activité sous-corticale. Mais dès qu'on est classé en conscience minimale, le comportement requiert une activité corticale.

La conscience est donc bien unifiante, unité du corps, du soi et donc conscience de soi. Que cela implique la mobilisation de l'ensemble des ressources du cerveau n'implique pas qu'il n'y aurait aucune localisation du centre de commande. En tout cas, le fait qu'on puisse faire un tri inconscient avant la conscience n'est pas tellement étonnant au vu de ces théories. Ce qui doit frapper, c'est quand même le caractère encore balbutiant de la compréhension de la conscience, où s'affrontent des théories opposées, voire extravagantes.


- La conscience comme récit de soi

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The Oakley-Halligan model

Il est intéressant de confronter les conceptions symétriquement insuffisantes de la conscience (animale) comme espace de travail et celle de la conscience (humaine) comme récit de soi, même si la réduire à un épiphénomène comme ils le prétendent est absurde - notamment quand on ne sait pas quoi faire ou qu'on suspend une action. Certes, la conscience n'est pas continue mais intermittente. Tout le problème vient de la définition qu'on en donne. Les auteurs poussent le paradoxe jusqu'au bout mais ont du moins l'avantage de prendre en compte l'incidence du langage, de la verbalisation dans la prise de conscience, ayant raison cette fois de souligner que le récit de soi est automatique et préconscient, même s'ils réduisent la narration à une simple compression de données, ignorant la structure du langage. Cela confirme en tout cas la remise en cause de la catégorie d'auteur et fait du récit de soi essentiellement un facteur de communication de l'intériorité alors qu'on peut y voir au contraire la communication de l'extérieur. Ils reconnaissent d'ailleurs que c'est un facteur de socialisation et le fondement de notre intersubjectivité, de l'importance de l'Autre en nous, de notre suggestibilité par les mots jusqu'à l'hypnose - mais c'est aussi un support de réflexion et de "prise de conscience" quoiqu'ils disent. La difficulté, c'est que dans leur schéma, il n'y a pas de conscience animale (éveil) et qu'ils ignorent des processus top-down avérés, notamment dans l'apprentissage ! mais cela souligne du moins ce que notre expérience consciente humaine peut avoir de très spécifique (conscience morale).

Malgré l'expérience subjective convaincante de la maîtrise de soi, nous soutenons que la «conscience» ne contient aucun processus de contrôle descendant et que la «conscience» n'implique aucune relation causale ou contrôlante par les processus psychologiques familiers qui lui sont traditionnellement attribués. À notre avis, les processus psychologiques ne sont pas sous le contrôle de la conscience. En particulier, nous soutenons que tous les «contenus de la conscience» sont générés par et à l'intérieur des systèmes cérébraux non conscients sous la forme d'un récit personnel autoréférentiel continu qui n'est ni dirigé ni influencé par «l'expérience de la conscience». Ce récit personnel continuellement mis à jour découle de la «diffusion interne» sélective des résultats de systèmes exécutifs non conscients qui ont accès à toutes les formes de traitement cognitif, d'informations sensorielles ou de contrôle moteur. Le récit personnel fournit des informations pour le stockage dans la mémoire autobiographique et soutient des constructions de soi, également créées par des systèmes non conscients. L'expérience de la conscience est un accompagnement passif des processus non conscients de diffusion interne et de création du récit personnel. En ce sens, la conscience personnelle est analogue à l'arc-en-ciel qui accompagne les processus physiques dans l'atmosphère mais n'exerce aucune influence sur eux. Bien qu'il s'agisse d'un produit final créé par des systèmes exécutifs non conscients, le récit personnel remplit la fonction évolutive puissante de permettre aux individus de communiquer (diffusion externe) le contenu de la diffusion interne.

Le récit personnel n'est pas l'auteur mais plutôt le véhicule par lequel les produits non conscients se présentent à nous.

La mémoire autobiographique / épisodique n'est pas un enregistrement d'événements en soi, mais l'enregistrement partiel et sélectif d'un récit personnalisé au sujet de ces événements.

Si le langage narratif n'est pas toute sorte de conscience, c'est bien lui qui est la base matérielle de ce qui nous distingue des autres animaux (la pensée abstraite et la communication symbolique se référant à ce qui n'est pas présent, la construction de scénarios alternatifs et d'organisations sociales, la transmission des savoirs et procédures, l'auto-réflexion), ce qui implique que nous ne sommes devenus humain que depuis peu (autour de 80 000-100 000 ans). En effet, tout le reste peut se trouver à l'état d'ébauche chez d'autres espèces (sauf le feu, quand même, depuis plus de 500 000 ans ?) :

Par exemple, les chimpanzés s'embrassent, rient, mentent, ont une politique de groupe et font preuve d'actions dirigées vers un but. Les fourmis, les loups et les dauphins ont tous des traits sociaux. Beaucoup de primates sont conscients de soi. Les éléphants pleurent. Les singes capucins ont des formes d'échange monétaire, et ainsi de suite. Ce ne sont là que quelques exemples, mais le fait est que beaucoup de nos comportements sont des versions beaucoup plus avancées d'instincts animaux innés.

 


- L'Homme s'est-il auto-domestiqué ?

Crânes de sapiens et de néandertal.Les animaux sélectionnés pour leur docilité se sont révélés joueurs et non stressés, explorant bien plus longtemps l'espace, avec un taux de cortisol sanguin bien plus bas que chez les animaux sauvages. De plus est apparue une dérégulation de la saison de reproduction, la période de rut passant de moins d'un mois à plusieurs. Ainsi, la sélection portant sur un seul caractère, la docilité, s'était répercutée sur nombre de traits morphologiques et physiologiques qui, au premier abord, ne paraissaient pas corrélés.

Les expressions de deux gènes particuliers, NPY et CALCB, présentent des différences notables entre le chien et les animaux sauvages. Or ils sont impliqués dans le contrôle de l'appétit, de l'anxiété et de la régulation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien, qui commande la sécrétion du cortisol.

Il a tout d'abord cherché les gènes sous sélection de domestication, c'est-à-dire qui diffèrent entre Homo sapiens et les hommes de Néandertal et de Denisova, puis, parmi eux, ceux communs aux autres animaux. Il en sort 5, dont 3 semblent cruciaux : si RNPC3 joue un rôle dans le fonctionnement de l'hypophyse, NR2F1 et BRAF régulent des gènes impliqués dans le développement et le fonctionnement des crêtes neurales.

L'homme s'est donc auto-domestiqué – sans doute en deux étapes, au Paléolithique et au Néolithique.

On avait vu que la baisse de la testostérone au moins se voyait sur les squelettes à partir de 80 000 ans surtout, la domestication étant liée au foyer sans doute mais surtout au langage narratif et au monde symbolique qu'il suscite avec ses interdits et ses tabous (voir ci-dessus).

http://www.pourlascience.fr/e_img/boutique/Doss_97_couv300px.jpgA noter, un hors série "Et si le big bang n'avait pas existé ?" où il n'y a rien dont on n'ait pas parlé ici, mais il est intéressant de faire le point sur l'état de la recherche dans ce domaine si fascinant de la cosmologie, notamment de voir qu'est prise au sérieux l'hypothèse de l'intrication (et de ses trous de vers) à l'origine de l'espace et de la gravitation, ce qui semblait pourtant si spéculatif...


Brèves et liens


Physique


cosmologie, physique quantique, nanotechnologies

- Les turbulences du Big Bang causées par les ondes gravitationnelles

John Wheeler avait avancé des arguments laissant entendre que l'espace-temps pouvait se comporter comme un fluide turbulent avec une structure en écume à une échelle très petite, celle de Planck, où les distances sont de l'ordre de 10-35 cm, ou moins, et les temps plus courts que 10-43 s, des échelles de temps et d'espace que l'on trouve aussi près de l'hypothétique temps zéro du Big Bang. Les fluctuations quantiques de l'espace-temps changeraient sa topologie, avec des trous noirs et des trous de vers virtuels microscopiques apparaissant et disparaissant sans cesse.

Les chercheurs ont trouvé une nouvelle manifestation de l'équivalent de la cascade turbulente de la physique des fluides, une forme de transfert d'énergie entre des tourbillons de grandes tailles, possédant une grande énergie cinétique, et des plus petits qui peuvent absorber et dissiper cette énergie.

Les transferts d'énergies associés à la turbulence de l'espace-temps s'opéreraient grâce à des couplages non linéaires entre des ondes gravitationnelles de faibles amplitudes. Ces ondes pourraient par exemple avoir été générées par des transitions de phase dans les champs quantiques primordiaux quand les forces se sont désunifiées, d'abord dans le cadre des théories de grande unification (qui restent hypothétiques) et au moins lors de la brisure de symétrie de la force électrofaible.

D'après les chercheurs, ce phénomène de cascade turbulente pourrait avoir contribué à homogénéiser les fluctuations primordiales de l'espace-temps qui pouvaient être très chaotiques au moment du Big Bang.

- Oumuamua contiendrait de la glace sous un manteau organique

Illustration artistique de ʻOumuamua, le premier objet interstellaire découvert par l’humanité. De quoi s’agit-il ? Et d’où vient-il ? © ESO, M. Kornmesser

Oumuamua, l'étrange objet rocheux en forme de cigare venu d'un autre système stellaire, est protégé par un manteau, d'au moins 50 centimètres d'épaisseur, fait de matériau organique riche en carbone.

Ce revêtement aurait pu protéger un intérieur encore riche en glace de l'objet céleste, d'une évaporation lors de son passage près du Soleil.

Les astronomes estiment qu'un astéroïde interstellaire similaire à Oumuamua passe à l'intérieur du système solaire environ une fois par an. Mais on n'avait encore jamais réussi à en détecter un.

Voir aussi Futura-Sciences.

- La Russie et Roscosmos veulent construire un hôtel spatial

Russie Roscosmos hôtel spatial

Selon les premières informations, les touristes de l’Espace devront débourser au moins 40 millions de dollars pour une semaine à l’hôtel. Et pour 20 millions de plus, il pourrait être possible de faire une sortie avec un astronaute.

Le projet a été développé par RKK Energia. Cela pourrait aboutir à la construction du second module, lequel coûterait jusqu’à 446 millions de dollars. Les travaux sur le premier module ont déjà démarré. Celui-ci comportera un laboratoire et une station d’alimentation. Le gouvernement russe paiera uniquement le premier module.

Selon les premières informations, cet hôtel spatial abriterait quatre “chambres” de deux mètres cube chacune avec des fenêtres de 9 pouces (23 cm). Il y aura aussi un lounge, avec une fenêtre de 40 centimètres. Le module aura aussi tout le nécessaire médical et pour l’hygiène de ses passagers.

- Détecter les tremblements de terre par la modification du champ gravitationnel

Il serait possible d'observer des perturbations dans le champ gravitationnel de la Terre presque instantanément lorsque se produit un tremblement de terre, ce qui permettrait de les utiliser pour une détection précoce par les systèmes d'alarme (ces perturbations gravitationnelles se propagent en effet à la vitesse de la lumière, alors que les ondes sismiques les plus rapides se propagent à quelques kilomètres par seconde, ce qui signifie que la surveillance des perturbations gravitationnelles pourrait améliorer les systèmes d'alerte actuels de plusieurs secondes voire à quelques minutes avant)

- La supraconductivité par fusion des rivières de charge

Dans les matériaux supraconducteurs à haute température les électrons s'ordonnent en lignes - ce que Chan et ses collègues appellent des «rivières de charge» - juste avant qu'ils ne deviennent supraconducteurs.

Ensuite, lorsque les alignements se rapprochent, un scénario susceptible de se produire à cause des fluctuations quantiques, les électrons s'apparient spontanément. En d'autres termes, les rivières de charge sont étroitement reliées à la colle électronique, à l'origine de la supraconductivité, recherchée depuis longtemps. Cette découverte constitue un pas important pour résoudre le problème de la supraconductivité à haute température.

- L'informatique réversible des vallées électroniques

Dans de nombreux matériaux bidimensionnels (2D), les électrons possèdent non seulement charge et spin, mais présentent en outre une caractéristique quantique appelée "l'index de vallée". En termes simples, les électrons de nombreux matériaux 2D peuvent résider dans des minima d'énergie bien séparés, et "l'adresse" de ces minima est appelée "l'index de vallée". L'utilisation de cette «adresse de vallée» pour encoder et traiter l'information constitue le cœur d'un nouveau domaine de recherche dynamique appelé «valléetronique».

L'un des principaux défis de cette valléetronique est la construction d'un "filtre de vallée" permettant de produire un courant électrique composé d'électrons d'une "vallée" spécifique, élément fondamental dans la valléetronique.

En exploitant les propriétés électriques inhabituelles des matériaux 2D tels que le phosphore noir à couches minces et des couches minces topologiques Weyl/Dirac semi-métalliques, un tel filtre de vallée capable d'exécuter l'ensemble complet des logiques booléennes à deux entrées a été obtenu pour la première fois.

"Ce qui est particulièrement remarquable avec cette découverte, c'est de pouvoir réaliser un calcul logiquement réversible en stockant des informations dans l'état de l'index de vallée de l'électron".

Les ordinateurs numériques conventionnels traitent l'information de manière logiquement irréversible. Cela conduit à de sérieux problèmes : à la réception du résultat d'un calcul, un utilisateur ne peut pas identifier sans ambiguïté les informations d'entrée qui ont produit cette sortie.

Rendre l'informatique numérique logiquement réversible est non seulement intéressant pour la science de l'information mais aurait de nombreuses applications dans des domaines tels que la cryptographie, le traitement du signal ou de l'image, l'informatique quantique, et finalement l'efficacité énergétique des ordinateurs numériques en surmontant le goulot thermodynamique connu sous le nom de limite de Landauer. En raison de son immense potentiel, d'énormes efforts ont été consacrés à la recherche d'un ordinateur réversible depuis les années 1970 mais la manière traditionnelle de fabriquer un ordinateur logiquement réversible repose sur des circuits complexes qui génèrent de grandes quantités de bits inutiles. Ces méthodes complexes et coûteuses ont empêché l'informatique réversible de déboucher sur des applications industrielles ou commerciales à grande échelle.

La nouveauté de cette porte logique réversible est de stocker les bits supplémentaires d'informations d'entrée dans l'état de la vallée de la sortie du calcul. Cette approche de valléetronique contourne le besoin de circuits complexes et réduit de manière significative la génération de bits inutiles.

- Des nanodiamants contre les rayons laser

Des nanoparticules de diamant modifiées chimiquement constituent une nouvelle classe de matériaux à réponse ultrarapide capable de stopper un rayon laser incident, propriété utile pouvant servir de filtre protecteur pour les systèmes optroniques tout comme pour les yeux des pilotes et soldats.

Les chercheurs ont travaillé sur des nanodiamants synthétisés par détonation qui montrent d’intéressantes propriétés en optique non linéaire et dont le comportement varie en fonction de leurs groupements fonctionnels de surface. Après avoir modifié chimiquement ces nanodiamants en greffant à leur surface des fonctions de type amine (NH2), les chercheurs ont étudié leurs propriétés optiques non-linéaires (transmission, diffusion, absorption et réfraction) en interaction avec des lasers vert (d’une longueur d’onde de 532 nm) et proche infrarouge (1064 nm). Alors que les nanodiamants conventionnels présentent un comportement pic-vallée lié au phénomène non-linéaire de lentille thermique induit par l’impact laser, la réponse du cristal greffé à des impulsions de l’ordre de la nanoseconde a révélé un comportement vallée-pic totalement inattendu.

Les chercheurs attribuent cette signature inédite aux effets Kerr électroniques et discutent d’une forme particulière de transferts de charges inter– et intramoléculaires qui amplifierait cet effet. Avec cette découverte, les chercheurs espèrent développer une nouvelle classe de matériaux ultrarapides capables d’absorber un rayon incident.

- Un graphène artificiel

C'est la structure du graphène mais ce n'est pas du graphène, d'autres atomes que le carbone étant utilisés, ici un semi-conducteur l'arséniure de gallium. Pour cela, ils ont utilisé la nanolithographie et la gravure pour créer un réseau hexagonal de petits piliers espacés de 50nm sur lesquels les atomes viennent se placer.

- Une cage électromagnétique pour réduire la traînée des navires

La cape d'eau électromagnétique élimine la traînée et le sillage

Quand une particule chargée traverse un champ électromagnétique, le champ crée une force sur la particule. Comme l'eau des océans est pleine d'ions comme le sodium, le potassium et le magnésium, il y a beaucoup de particules chargées à entraîner. Le Japon avait construit en 1991 un prototype de navire avec ces forces électromagnétiques comme moyen de propulsion, mais ce n'était pas aussi efficace que les hélices traditionnelles.

Cependant, en contrôlant la vitesse et la direction de l'eau entourant un objet en mouvement, les simulations montrent qu'un tel système peut aligner le mouvement de l'eau à l'intérieur de la cage électromagnétique avec celui de la mer environnante. Cela donnerait l'impression que l'eau à l'intérieur de la cage est stagnante par rapport à l'extérieur, éliminant ainsi la traînée et le sillage.

Malgré tout, pour qu'un navire ou un sous-marin réel utilise un tel dispositif, il faudrait un réacteur nucléaire pour l'alimenter, étant donnés les énormes besoins énergétiques pour camoufler un objet de cette taille. Cela ne signifie pas, cependant, qu'un navire plus petit ne pourrait pas utiliser un dispositif de camouflage réduit pour camoufler des parties protubérantes.

- Voir à travers les murs pour repérer fils et tuyaux

En n'utilisant qu'une seule fréquence micro-onde, cet appareil peu coûteux pourrait servir aux artisans pour détecter l'emplacement des conduites dans les murs.

- Un plastique transparent qui se répare tout seul

C'est en cherchant une colle que ces chercheurs japonais ont donné naissance à ce "verre" auto-réparant.

verre auto-réparant Japon

Voir aussi Futura-Sciences et Sciences et Avenir.
 

Climat


climat, énergies, écologie

- Le soleil en activité minimale pour 30 ans ?

A mathematical model of the Sun&#39;s magnetic activity suggests temperatures in Britain could start dropping from 2021, with the potential for winter skating on the Thames by 2030.

 
Un modèle mathématique de l'activité magnétique du Soleil suggère que les températures pourraient commencer à chuter à partir de 2021, avec potentiellement un mini-âge glaciaire vers 2030, à cause d'une décroissance rapide des ondes magnétiques de trois cycles solaires débutant en 2021 et durant 33 ans.

"J'espère que cela donnera à l'humanité 30 ans pour faire face au réchauffement".

Mais le professeur Zharkova avertit que la diminution prévue du réchauffement climatique ne durera que jusqu'à ce que l'activité magnétique du Soleil redevienne normale, dans les années 2050.

Ce n'est pas la première fois qu'on l'annonce...

- Influence du climat sur les tremblements de terre

La sismicité d'une région intraplaque du centre-est des Etats Unis (Nouveau Madrid, vallée supérieure du Mississippi) dépend directement de la masse d'eau contenue dans les aquifères régionaux. En saison humide cette masse augmente et exerce un poids qui tend à inhiber la sismicité. L'inverse a lieu en saison sèche.

L'étude suggère que les failles intraplaques sont plus sensibles à ces incréments de contraintes d'origine externe que leurs alter ego interplaques.

Cette étude pose aussi la question de la sismicité qui pourrait être déclenchée par la fonte récemment accélérée de certains glaciers, en particulier de la calotte qui recouvre actuellement le Groenland.

- Des réacteurs nucléaires au thorium pour équiper des drones

En 2015, l'Union européenne a lancé le projet Samofar (Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor), qui vise à démontrer les bénéfices des réacteurs à sels fondus. L'initiative est supervisée par l'université de technologie de Delft (Pays-Bas), qui chapeaute plusieurs laboratoires et entreprises, dont le CNRS, l'IRSN, le CEA, AREVA et EDF. Le consortium compte fabriquer un prototype à l'horizon 2020. © Nixki, Fotolia Les scientifiques auraient mis au point un alliage et des revêtements qui résistent à la corrosion. Par ailleurs, ils seraient en mesure de miniaturiser la technologie au point de pouvoir s'en servir pour propulser des drones militaires lors de missions de longue durée. Il est question d'appareils survolant les océans à haute altitude pour faire office de systèmes de surveillance, de communication voire d'attaque selon les circonstances. L'avantage stratégique serait très important. Mais cette perspective est sans doute encore lointaine, car les deux réacteurs du Gansu doivent avant tout servir à démontrer la faisabilité du concept.

- Le photovoltaïque double vitrage rempli de gaz

La vitre extérieure est transparente et conduit l'électricité. La fenêtre intérieure est revêtue d'un matériau qui agit comme une source d'électrons sous l'éclairage du soleil - c'est ce qu'on appelle une "photocathode".

Les deux vitres sont séparées par un gaz inerte, tel que l'argon - exactement comme dans les fenêtres à double vitrage de haute qualité.

Lorsque la lumière du soleil frappe la vitre les électrons sont détachés de la photocathode et rebondissent à travers le gaz vers la vitre extérieure sans être absorbés ou perdus. Les électrons sont ensuite récupérés et l'énergie électrique injectée dans le réseau.

"Notre appareil est radicalement différent du photovoltaïque standard et peut même être adapté à d'autres technologies vertes telles que la transformation directe de la chaleur en électricité".

- Une plate-forme d'hydroélecticité par l'énergie des vagues

Cette bouée flotte sur les vagues et en récupère l'énergie, tout en captant aussi celle du soleil avec ses panneaux photovoltaïques. Avec ce genre de système, déclinable à plusieurs échelles et sous différentes formes, il est possible d'alimenter de façon fiable des installations en pleine mer. © GEPS Techno

En mer, une plateforme flottante jaune se balance avec la houle. Elle porte des panneaux solaires et des instruments de mesure (températures, vents...). Leur énergie leur vient donc du soleil... mais pas seulement. À l'intérieur, de l'eau passe d'un compartiment à un autre, entraînant en rotation une structure centrale, laquelle actionne un générateur électrique. Voilà donc récupérée un peu d'énergie des vagues. Telle est la bouée Octopusea, un des produits de l'entreprise GEPS Techno, société d'ingénierie de Saint-Nazaire.

- L'hydrogène solaire à l'eau de mer

Un nouveau dispositif d'électrolyse photovoltaïque pourrait servir à une sorte de plate-forme pétrolière flottant sur l'eau mais produisant de l'hydrogène à partir du soleil et de l'eau au lieu d'extraire le pétrole du fond marin.

« La simplicité de notre dispositif d'électrolyse PV sans membrane ou pompe le rend particulièrement intéressant pour son application à l'électrolyse de l'eau de mer, grâce à son faible coût et sa durabilité, supérieure aux dispositifs actuels contenant des membranes ».

- Des générateurs d'énergie houlomotrice en élastomère

Ces générateurs diélectriques en élastomère (DEG, pour dielectric elastomer generator) produisent une énergie houlomotrice commercialement viable. Les DEG sont des condensateurs déformables constitués de films de caoutchouc diélectrique et de plusieurs couches d'électrodes qui peuvent être exploités pour convertir l'énergie mécanique en électricité en utilisant le principe de génération électrostatique à capacité variable.

Comparés aux technologies conventionnelles, ces générateurs en élastomère offrent une grande densité énergétique, un coût extrêmement raisonnable, une exploitation directe et cyclique, une bonne résistance aux chocs et à la corrosion, un fonctionnement silencieux, un rendement élevé et des coûts d'exploitation modérés voire faibles. Toutes ces caractéristiques en font une technologie potentiellement révolutionnaire lorsqu’elle est appliquée à la réalisation de convertisseurs houlomoteurs en caoutchouc, fiables, économiques et sans composants et mécanismes rigides.

- Une batterie en tissu extensible

Cette batterie est une pile à combustible microbienne (MFC) flexible et extensible à base de textile dont la capacité de production d'électricité reste stable lorsqu'elle est soumise à des étirements répétés.

La sueur générée par le corps peut également être un carburant potentiel pour alimenter la pile bactérienne.

- Tripler la capacité des batteries lithium

En ajoutant un composé de phosphore et de soufre à l'électrolyte liquide, l'électrode en lithium métal "se recouvre spontanément d'une couche protectrice extrêmement fine". Cette protection, en permettant l'utilisation d'électrodes en lithium métal dans les batteries, augmente la capacité de stockage jusqu'à pouvoir tripler la portée des véhicules électriques.

- Une encre au graphène pour batteries et supercondensateurs

La nouvelle encre présente une mobilité 10 fois supérieure à celle des encres actuellement utilisées dans les OLED. L'industrie peut maintenant en produire des dizaines de milliers de litres par an alors qu'elle ne pouvait espérer que des quantités quotidiennes de l'ordre de quelques milligrammes avant.

«Pour y parvenir, nous avons commencé avec le graphite et nous avons utilisé une technique appelée microfluidisation: nous faisons passer le graphite à travers de minuscules canaux en appliquant une pression de cisaillement très élevée. Ce cisaillement très puissant sépare les flocons de graphite et nous obtenons un rendement considérablement supérieur à celui que l'on pouvait atteindre avant. Nous disposons maintenant d'encres très conductrices, avec une faible résistance de couche, qui peuvent être imprimées sur divers substrats et dotées de propriétés nouvelles

«Nous avons réussi à mettre au point une technique de production en grandes quantités d'encre de haute qualité. Cela signifie qu'il existe un potentiel pour des applications destinées à des secteurs exigeants, qui vont des batteries aux supercondensateurs, en passant par les écrans, l'électronique souple, l'optoélectronique, les composites, les revêtements et mêmes les appareils médicaux».

L'une des applications auxquelles il croit tout particulièrement est l'intégration de cette encre dans les batteries. Grâce à cela, il sera possible de produire des batteries avec une plus grande densité de stockage et une meilleure recyclabilité.

- Une batterie qui stocke l'énergie dans des liaisons atomiques

Ce nouveau type de batterie est capable de stocker l'énergie solaire, ou autre, dans les liaisons chimiques d'un polymère plutôt que des électrons, libérant l'énergie à la demande sous forme de chaleur plutôt que d'électricité, ce qui serait bien adapté pour un stockage à long terme, stable et efficace de l'énergie solaire.

- Un bois traité pour devenir translucide et imputrescible

En lame mince, le matériau est très beau et ressemble à du bois. Mais au toucher, dur et lisse, il évoque plutôt une matière minérale. « Nous avons remplacé la lignine par un polymère biosourcé » explique Timothée Boitouzet, fondateur de la start-up Woodoo. Après extraction de cette molécule naturelle, « par un procédé de chimie verte », un monomère vient imprégner le bois et polymérise.

Cette interversion rend le bois imputrescible. La lignine partie, les champignons et l'oxygène ne viendront plus dégrader la structure. Mais le résultat le plus spectaculaire est visuel : en lames de plusieurs millimètres, le bois laisse passer la lumière et prend une allure originale. Troisième effet : il est devenu plus résistant au feu.

À terme, la start-up veut aller plus loin et « participer à la ville bas carbone de demain en permettant la construction d'édifices en bois de grande hauteur ».

- Des plantes lumineuses

En incorporant des nanoparticules dans les feuilles d'une plante de cresson, cela lui fait dégager une faible lumière pendant près de quatre heures. Les ingénieurs du MIT pensent qu'avec des optimisations supplémentaires, de telles plantes seront un jour assez brillantes pour éclairer un espace de travail.

«L'objectif est d'avoir une plante qui serve de lampe de bureau - une lampe que vous n'avez pas à brancher, la lumière étant alimentée par le métabolisme énergétique de la plante elle-même».

Des nanoparticules de silice de 10 nanomètres transportent la luciférase (l'enzyme qui avec la luciférine fait briller les lucioles), et des particules légèrement plus grosses en polymère PLGA et chitosane transportent la luciférine et la coenzyme A nécessaire pour éliminer un sous-produit de réaction inhibant la luciférase.

Voir aussi Sciences et Avenir.
 

Biologie


évolution, génétique, éthologie, anthropologie, neurologie

- Des fossiles de 3,5 milliards d'années

"Ces organismes --de 0,01 millimètre de largeur-- formaient une communauté de micro-organismes très bien développés qui ne constituaient probablement pas l'aube de la vie", résume le professeur Valley.

Le fait que différents types de microbes étaient déjà présents il y a 3,5 milliards d'années "nous indique que la vie a dû commencer bien plus tôt sur la Terre, sans que personne ne sache quand, et confirme aussi qu'il n'est pas très difficile pour une forme de vie primitive d'évoluer vers des micro-organismes plus avancés", pointe William Schopf, professeur de paléobiologie à l'université de Californie, autre principal co-auteur de ces travaux.

Pour lui, cette étude, avec d'autres, indique que la vie pourrait être fréquente dans le cosmos.

Voir aussi Futura-Sciences. Il y a des traces, plus contestables, pouvant remonter encore plus loin.

- La photosynthèse chez les plantes date de 1,25 milliard d'années

http://palaeos.com/proterozoic/images/Bangiomorpha.jpgIl y a environ de 1,8 à 0,8 milliard d'années, les archées, les bactéries et les quelques organismes complexes aujourd'hui disparus qui peuplaient les océans de la planète, étaient soumis à bien peu de changements biologiques ou environnementaux... c'est du moins ce que l'on croyait. En fait, c'est possiblement durant cette ère que se serait amorcée la prolifération de formes de vie plus complexes, qui a culminé il y a 541 millions d'années, avec l'explosion cambrienne.

Étant donné que Bangiomorpha pubescens est pratiquement identique à l'algue rouge moderne, des scientifiques avaient précédemment conclu que l'algue ancienne, à l'instar des plantes vertes, utilisait les rayons du soleil pour synthétiser les nutriments contenus dans le dioxyde de carbone et dans l'eau. Ils avaient également établi que le chloroplaste, la structure des cellules végétales où se produit la photosynthèse, a été intégré il y a très longtemps, lorsqu'un eucaryote a absorbé une simple bactérie photosynthétique. L'eucaryote est ensuite parvenu à transmettre l'ADN de cette cellule à sa propre descendance, dont les plantes et les arbres qui produisent la majeure partie de la biomasse mondiale d'aujourd'hui.

"Elles seraient donc 150 millions d'années moins âgées que les estimations généralement admises".

Après avoir estimé l'âge des fossiles à 1,047 milliard d'années, les chercheurs ont calculé son « horloge moléculaire » avec un modèle informatisé permettant de séquencer les événements évolutifs selon la fréquence des mutations génétiques. Ils sont arrivés à la conclusion que le chloroplaste a été intégré aux eucaryotes il y a environ 1,25 milliard d'années.

- Comment les chromosomes se répartissent dans la division cellulaire

Au cours de la multiplication des cellules, pendant la phase de division cellulaire, les chromosomes sont répartis entre les deux futures cellules filles. Le fuseau mitotique de division, formé de microtubules très dynamiques, est l'acteur clef de cette répartition. Les microtubules interagissent d'abord avec les chromosomes afin de les aligner au centre du fuseau. Puis, lorsqu'ils sont tous alignés, les chromosomes sont séparés en deux lots équivalents et répartis entre les deux futures cellules filles.

Dans la plupart des cellules, l'interaction des microtubules avec les chromosomes fait intervenir un complexe de protéines recruté sur chaque chromosome et appelé kinétochore. Les microtubules du fuseau de division « tirent » sur les kinétochores afin de séparer les chromosomes dans les deux futures cellules filles. Une exception à cette règle est observée dans les cellules sexuelles femelles, ou ovocytes, du nématode Caenorhabditis elegans. En effet, dans ces cellules, la répartition des chromosomes est indépendante des kinétochores. Les mécanismes permettant alors la répartition correcte des chromosomes dans ces ovocytes étaient inconnus.

De manière inattendue, ce mécanisme fait intervenir une structure composée de microtubules assemblés entre les chromosomes pendant leur séparation, et appelée fuseau central d'anaphase. Les chercheurs montrent que les microtubules de ce fuseau central « poussent » les chromosomes vers les futures cellules filles. En d'autres termes, la force « classique » de traction permettant la ségrégation des chromosomes via les kinétochores dans la plupart des cellules, est ici remplacée par une force de poussée indépendante des kinétochores.

- Asservissement de la production de protéines des cellules

L’informatique aux commandes de la biologie ou comment contrôler une population de cellules par ordinateur

Les chercheurs ont mis au point une plate-forme connectant un ordinateur à un microscope braqué sur des cultures de cellules. Ces dernière sont placées dans un dispositif permettant de faire varier leur environnement, soit par une altération du milieu chimique, soit par des stimulation lumineuses. La technique utilisée, l'optogénétique, permet de stimuler une cellule sans toucher à ses voisines.

En d'autres termes, l'ordinateur peut à la fois agir sur les conditions de croissance des cellules... tout en bénéficiant d'un feedback puisque grâce au microscope, on connait en temps réel les réponses cellulaires. De quoi contrôler l'expression des gènes ! Les chercheurs ont appliqué ce principe à l'expression de 2 gènes de la bactérie Escherichia coli, mais leur protocole peut être élargi à d'autres types de populations cellulaires.

- Un arthropode prédateur marin de 500 millions d'années

Habelia optat est un prédateur marin appartenant aux arthropodes qui vivait au Cambrien moyen, il y a environ 508 millions d'années, trouvé dans les fossiles de Burgess.

"Les scorpions, et les scorpions marins maintenant éteints, sont également des chélicérats".

- Un "poisson-lune" de 2 tonnes, le plus lourd des poissons

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Étant donné qu'il fait 3 mètres de long, pèse 2300 kilogrammes
Le poisson-lune océanique ( Mola mola ) est répertorié dans les records mondiaux Guinness comme le poisson osseux le plus lourd du monde . Certains requins sont plus gros, mais leurs squelettes sont faits de cartilage plutôt que d'os.

Le record existe depuis 2002, sur la base d'un spécimen capturé au large des côtes japonaises en 1996. Mais maintenant, une analyse détaillée des photographies et d'autres informations sur le spécimen a révélé que ce n'est pas un poisson-lune, mais un parent nommé Mola alexandrini .

- Un drôle de dinosaure cygne

Halszka, dinosaure tout-terrain-AFP/Sébastien CASTERAN

Des pattes de vélociraptor, un cou de cygne et des ailes de pingouin: des chercheurs révèlent l'existence d'une nouvelle espèce de raptors "très très bizarre", aussi à l'aise sur terre que dans l'eau, une première pour un dinosaure.

Le surprenant petit prédateur, nommé "Halszka" pour Halszkaraptor escuilliei, vivait en Mongolie au Crétacé, il y a environ 72 millions d’années.

"Halszka était capable de courir et de chasser sur terre tout en étant capable de nager et de pêcher dans l'eau".

Photo fournie par l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) le 6 décembre 2017 montrant la reconstitution d'une nouvelle espèce de raptors -European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)/AFP/Paul Tafforeau

- Les vieux corbeaux ne fabriquent plus des crochets mais prennent des tout faits

Ainsi les corbeaux plus âgés et expérimentés recourent plus souvent à une méthode toute simple, en arrachant une branche dont le bout forme un vague crochet tandis que les jeunes agissent de manière beaucoup plus sophistiquée.

Ces derniers cassent net avec leur puissant bec un rameau juste au-dessus et au-dessous d'un noeud, le dépouille de l'écorce et des feuilles et travaillent sur le nœud pour produire un crochet.

"Ce processus prend probablement plus de temps et d'effort et les oiseaux plus expérimentés pourraient chercher à éviter de dépenser l'énergie requise".

- L'évolution de la taille et du poids de nos premiers ancêtres

L'équipe a établi que la taille et le poids des espèces hominiennes ont plus ou moins évolué conjointement chez les premiers spécimens, mais qu'il y a environ 1,5 million d'années, le poids et la stature ont cessé de se développer au même rythme. À partir de ce moment-là, sur une durée d'un million d'années, les hominiens ont grandi d'environ 10 cm mais n'ont pas pris de poids. Une augmentation moyenne du poids de 10 à 15 kg est ensuite survenue il y a environ 500 000 ans.

L'étude a constaté que les tailles corporelles des premiers hominiens étaient très variées, avec un éventail d'espèces présentant des formes différentes: du grand Paranthropus, aux allures de gorille, jusqu'à l'Australopithecus afarensis, plus fluet. Il y a quatre millions d'années, les hominiens pesaient en moyenne 25 kg et mesuraient 125-130 cm.

Cette évolution s'est accélérée au cours de trois périodes de changements importants. La première marque l'avènement du genre Homo, il y a environ 2,2-1,9 million d'années, qui a vu une augmentation de la taille (environ 20 cm) et du poids (entre 15 et 20 kg).

L'émergence de l'Homo erectus marque l'étape suivante, à partir de laquelle la stature et le poids cessent d'augmenter au même rythme: il y a entre 1,4 et 1,6 million d'années, les premiers hommes ont grandi d'environ 10 cm, mais leur masse corporelle a augmenté plus lentement. Il a fallu un million d'années de plus pour que des hominiens plus lourds apparaissent dans les archives fossiles. À ce stade, leur poids est plus élevé de 10 à 15 kg, ce qui indique leur adaptation aux environnements situés au nord de la Méditerranée.

«La seule augmentation de la taille aurait débouché sur un physique plus gracile, avec de longues jambes et des hanches et des épaules étroites. Il a pu s'agir d'une adaptation à de nouveaux environnements et à des techniques de chasse basées sur l'endurance, lorsque les espèces d'Homo ont quitté les forêts pour occuper les savanes africaines plus arides». Le rapport surface-volume plus élevé d'un corps grand et mince représente un avantage pour traquer pendant des heures des animaux dans la chaleur sèche, car une plus grande surface de peau favorise l'évaporation de la sueur.

«L'augmentation ultérieure de la masse corporelle coïncide avec des migrations toujours plus nombreuses vers des latitudes plus élevées, où un corps plus volumineux est mieux adapté à la thermorégulation nécessaire dans les climats eurasiens plus froids».

- Stonehenge des cérémonies sexuelles ?

Les cérémonies du solstice d'été ne se contentaient pas de voir le soleil se coucher entre les pierres d'un dolmen mais devaient voir l'ombre d'un menhir s'allonger avant de passer à travers la fente de l'arche représentant le sexe féminin- mais le site a beaucoup évolué au cours du temps comme on le voit après.

- Une maison à l'origine de Stonehenge ?

La construction du site mégalithique aurait pu commémorer et monumentalisé l'emplacement d'une ancienne maison néolithique - peut-être une partie d'une colonie fondatrice - par la suite utilisée comme point central du cercle intérieur

- Le tri inconscient avant la conscience

« Dans cette étude, nous montrons que le cerveau humain est capable de traiter plusieurs images simultanément, et ce de manière inconsciente. L’attention booste l’activité neuronale et permet de sélectionner une image spécifique, pertinente pour la tâche que le sujet est en train d’accomplir. Seule cette image sera perçue consciemment par le sujet ».

- Les bases cérébrales de la motivation altruiste pour son propre groupe social

Ces résultats indiquent un rôle clef du SCC (cortex cingulaire subgénual) dans la motivation pour son groupe, une région précédemment impliquée dans les comportements altruistes mais aussi d'attachement et d'affiliation. Ces résultats indiquent que la motivation altruiste pour des individus d'un groupe culturel donné engage des régions cérébrales qui intègrent des mécanismes motivationnels (mOFC) et d'affiliation (SCC) à ce groupe. Ils permettent de mieux comprendre les bases cérébrales des liens entre motivation et attachement pour un groupe culturel, un universel humain qui se manifeste par des phénomènes d'appartenance à ce groupe qui peuvent mener au fanatisme.

- Le niveau d'intelligence lié à la connectivité du cortex

De précédentes études d'imagerie cérébrale ont lié l'intelligence générale à la structure et au fonctionnement des cortex frontal et pariétal. Mais on a accordé moins d'importance au regroupement de connexions fonctionnelles en sous-réseaux, appelés modules, qui présentent des connexions internes denses mais ne sont que faiblement reliés au reste du réseau cérébral.

Les résultats montrent que l'intelligence générale est associée à la connectivité à l'intérieur et entre les modules situés dans des groupes de nœuds des régions frontale et pariétale, ainsi que dans d'autres régions corticales et sous-corticales. Il avait déjà été suggéré que ces régions constituaient des substrats neuronaux localisés associés à l'intelligence. D'un autre côté, les propriétés topologiques de l'organisation modulaire globale du réseau ne sont pas liées à l'intelligence. Les chercheurs suggèrent donc que l'intégration des régions cérébrales liées à l'intelligence apporte au traitement des informations des avantages qui bénéficient aux capacités cognitives.

L'équipe a également observé des associations négatives entre régions, ce qui suggère que certaines régions peuvent se comporter de façon à protéger les processus cognitifs contre les interférences. Cette observation concorde avec de précédents résultats suggérant que des niveaux élevés et faibles d'intégration et de ségrégation peuvent tous deux être bénéfiques aux performances cognitives.

Justement, le jeûne améliorerait la connectivité (mais n'améliore pas le cancer).

- L'évolution du cerveau avec l'âge

Entre autres résultats, il apparait que le cerveau féminin atteint son pic de maturité avant celui des hommes et que la vitesse à laquelle le cerveau s’atrophie est plus grande chez les hommes que chez les femmes après 80 ans. On peut aussi remarquer la diminution de la matière grise corticale (tissu périphérique apparaissant en gris dans la vidéo) entre 1 et 10 ainsi que l'élargissement des ventricules (en rouge et en vert) contenant du liquide cérébro-spinal entre 60 et 90 ans.

Après 80 ans, l’atrophie cérébrale plus marquée chez les hommes s’explique par des modes de vie différents : le tabagisme, l’alcool et la mauvaise alimentation ont longtemps été plutôt le fait des hommes. Cela étant, avec le changement de comportement des femmes, les courbes d'atrophie cérébrale des deux sexes pourraient se rejoindre.

Voir aussi Futura-Sciences. On ne comprend pas pourquoi certains titrent que l'évolution du cerveau est la même chez les hommes et les femmes alors qu'on montre au contraire des différences (certes assez mineures) !

Les protéines d'horloge (CLOCK) auraient un rôle décisif dans le développement de notre cerveau (néo cortex et migration des neurones).
 

Santé


traitements, nutrition, hygiène

- Les inégalités sexuelles des maladies neurodégénératives

Images du cerveau montrant la différence de volume de la matière grise entre les hommes et les femmes. Les régions où la substance grise est plus volumineuse sont en rouge pour la femme et en bleu pour l’homme. © Neuroscience and Biobehavioral Reviews, cc by nc sa 3.0

Ainsi, le cerveau des hommes serait plus vulnérable à certaines pathologies pendant la période embryonnaire jusqu'à l'âge adulte, et celui des femmes à partir de l'âge adulte.

La défaillance des microglies est en effet liée à l'apparition ou à la progression de plusieurs maladies du développement ou neurodégénératives, dont les troubles du spectre autistique, la schizophrénie, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, plusieurs maladies auto-immunes et la sclérose en plaques. Notoirement perturbées par le déséquilibre du microbiote (aussi appelé flore intestinale), qui a lui aussi été reconnu comme un régulateur clé des circuits cérébraux, de la neurophysiologie et du comportement, les chercheurs ont voulu tester la réponse des microglies en cas d'absence de cette flore.

L'absence de microbiote entrainait une modification de l'expression des gènes, de la densité et de la colonisation des tissus par les microglies, ce qui diminuait leur efficacité protectrice. Mais ça ne s'arrête pas là : car selon le sexe des souris, ces dysfonctionnements apparaissaient à des stades différents de la vie. Ils étaient ainsi plus susceptibles d'apparaitre à l'âge adulte chez les femelles, alors que les souris mâles montraient des dysfonctionnements des microglies dès le stade embryonnaire... Qui semblaient ensuite se rétablir à l'âge adulte. Les mêmes résultats ont ensuite été vérifiés sur les fœtus humains. "Dans beaucoup d'études, on considère qu'au stade embryonnaire il n'y a pas de différence entre les sexes car l'imprégnation hormonale n'a pas encore eu lieu", commente Morgane Thion, co-auteure de la publication, "pourtant nous avons montré que cette différence existait, et qu'il faut absolument la prendre en compte".

- Des anticorps de la mère favoriseraient l'homosexualité du petit frère

a family with boysPlus un garçon a de frères plus âgés, plus il est susceptible d'être gai quand il grandira - un effet appelé « effet d'ordre de naissance fraternel ». Maintenant, il semble que l'augmentation des niveaux d'anticorps dans le système immunitaire de la mère pourrait jouer un rôle.

Certaines femmes enceintes de garçons développent des anticorps ciblant une protéine produite par le chromosome Y. Nos systèmes immunitaires font des anticorps pour reconnaître les molécules étrangères, qui peuvent provenir de bactéries dangereuses. Mais les femmes enceintes produisent parfois aussi des anticorps contre les molécules fœtales - par exemple, si leur fœtus a un groupe sanguin différent. L'équipe de Bogaert s'est demandé si les anticorps maternels pourraient jouer un rôle dans la formation de l'orientation sexuelle.

Ils ont constaté que les mères de fils homosexuels avec des frères plus âgés avaient les niveaux les plus élevés d'anticorps contre cette protéine NLGN4Y, suivies par les mères de fils homosexuels sans frères plus âgés. Les femmes qui avaient un fils hétéro avaient moins de ces anticorps, alors que les femmes sans fils en avaient encore moins.

L'équipe suggère que ces anticorps s'accumulent dans le corps de certaines femmes avec chaque bébé mâle. À des concentrations plus élevées, il est possible que l'effet de ces anticorps sur la protéine qu'ils ciblent entraîne des changements dans le développement du cerveau qui peuvent avoir une influence sur l'orientation sexuelle.

La protéine ciblée par les anticorps, appelée NLGN4Y, est censée jouer un rôle dans la façon dont les cellules du cerveau se connectent les unes aux autres. "Cela pourrait affecter les structures cérébrales qui modèrent l'attraction". La réponse immunitaire de la mère peut altérer la fonction de ces structures cérébrales".

Par ailleurs, l'hyperactivité de la thyroïde favoriserait l'homosexualité.

- Un gel contraceptif pour l'homme

Un gel contenant de la progestérone (qui bloque la production de testostérone et donc de sperme par les testicules) ainsi que de la testostérone de substitution qui ne pénètre pas les testicules, bloquerait la production de sperme pour 72h.

- Des ARN responsables de la sénescence

La sénescence cellulaire s'accompagne de la mise en place d'un programme génique spécifique et de changements dans la structure de la chromatine. Les longs ARN non-codants (ARNnc) participent à la régulation de l'expression génique en agissant notamment sur la structuration de la chromatine.

Ils ont découvert une nouvelle classe d'ARNnc produits sur des gènes convergents (deux gènes adjacents en orientation inverse dans le génome) par un défaut de terminaison de la transcription d'un des deux gènes convergents

Ces ARN, appelés START RNAs (Senescence-Triggered Antisense Read-Through RNAs), sont en orientation antisens (opposée) à l'autre gène du couple de gènes convergents et répriment l'expression génique de ce dernier. La production de ces ARN régulateurs est augmentée en sénescence par des mécanismes impliquant la régulation de la localisation du variant d'histone H2A.Z ainsi qu'une augmentation de la vitesse d'élongation de l'ARN polymérase II (pol II) en aval du site de terminaison.

Ces travaux mettent en évidence un nouveau mécanisme de régulation rapide de l'expression génique sans nouvel événement d'initiation de la transcription, basé sur le contrôle épigénétique de la vitesse d'élongation par l'ARN pol II en aval des gènes. Ceci suggère l'importance du positionnement et de l'orientation des gènes dans le génome ainsi que du contrôle épigénétique des régions intergéniques pour la régulation de l'expression génique. De plus, les START RNAs, en tant que nouveaux acteurs du programme génique de la sénescence, pourraient jouer des rôles importants dans le vieillissement cellulaire normal et pathologique ainsi que dans les mécanismes suppresseurs de tumeur.

- A 60 ans, la pression artérielle commence à baisser

A partir de 60 ans, la baisse de pression est globalement observée 14 à 18 ans avant le décès.

Manger de la salade quotidiennement donnerait une mémoire plus jeune de 11 ans.

- Production rapide d'anticorps contre les épidémies

Les anticorps synthétiques (synbody) sont fabriqués à partir de deux courts fragments de protéines, appelés peptides, qui sont reliés pour former un petit composé servant d'anticorps.

Les synbodies sont sélectionnés par des puces peptidiques contenant 10 000 peptides placés en rang sur une lame de verre.

«Notre solution pour gagner du temps a consisté à tester un grand nombre de pathogènes afin de trouver 100 peptides suffisamment divers pour que tout pathogène détecté puisse se lier à deux peptides ou plus».

Ces 100 peptides peuvent être stockés à l'avance de sorte que 1000 doses ou plus d'un traitement puissent être produites rapidement, en déterminant les meilleurs candidats bloquant un pathogène donné. Ces candidats peuvent ensuite être produits en grandes quantités et testés chez la souris pour leur toxicité, de sorte que l'ensemble du processus devrait être achevé en une semaine.

Il est donc probable que le bioterrorisme trouve en face des biotechnologies pour limiter les dégâts mais on n'y est pas encore.

- Stress social, inflammation et dépression

Le processus inflammatoire déclenché par un stress chronique comme l'intimidation sociale altère l'étanchéité de la barrière qui sépare le cerveau et la circulation sanguine périphérique - la barrière hématoencéphalique (BHE) -, ouvrant la porte à des molécules pro-inflammatoires qui favorisent l'apparition de symptômes de type dépressif.

Les analyses des chercheurs ont montré que le niveau de claudine-5 dans cette région du cerveau était 50% plus faible chez les souris stressées que chez les autres souris. L'altération de la BHE chez les souris stressées de même que chez des souris chez qui les chercheurs avaient bloqué la production de claudine-5 a été suivie par l'entrée dans le cerveau de molécules pro-inflammatoires et par l'apparition de symptômes de type dépressif, notamment l'isolement social. Pour déterminer si un mécanisme semblable pouvait être présent chez l'humain, les chercheurs ont fait appel à des banques de cerveaux post mortem. Leurs analyses ont montré que les niveaux de claudine-5 étaient 50% plus bas chez les 39 personnes qui souffraient de dépression majeure au moment de leur décès que chez les 24 sujets du groupe témoin.

De plus, on a trouvé une protéine inflammatoire, "ASC", produite par la microglie qui favoriserait les plaques amyloïdes caractéristiques de l'Alzheimer. Par ailleurs, un médicament contre le diabète qui active simultanément le peptide GLP-1 (GLP-1), le polypeptide insulinotropique dépendant du glucose (GIP) et les récepteurs du glucagon, a significativement amélioré la mémoire de souris Alzheimer en augmentant les niveaux d'un facteur de croissance cérébrale qui protège les cellules nerveuses, réduit la quantité de plaques amyloïdes, l'inflammation et le stress oxydatif. Plus douteux, écouter des sons graves permettrait de désagréger les plaques du cerveau. Par contre l'huile de colza aggraverait l'Alzheimer.

- Un implant contre addictions et suicides ?

Contre le prédateurs sexuels, les addictions, l'obésité ou les suicides, une électrode dans le noyau accumbens pourrait reconnaître le signal précurseur et l'empêcher...

- Comment les reins règlent la tension quand nos bactéries digèrent des fibres

How Bacteria May Help Regulate Blood Pressure

Quand on prend un repas et que les fibres alimentaires arrivent à l'intestin, les bactéries s'en nourrissent et libèrent leurs acides gras. Cela active le récepteur Gpr41, qui fait tomber la pression artérielle alors que tous les nutriments consommés inondent la circulation.

Si on continue à manger, Gpr41 laissé à lui-même, pourrait abaisser la pression à des niveaux dangereux. "Nous pensons que c'est là qu'intervient Olfr78". Lorsque la vague suivante d'acides gras arrive, ce récepteur (olfactif!) maintient la pression artérielle en déclenchant la production de rénine pour contracter les vaisseaux sanguins.

Cette nouvelle compréhension de la façon dont les bactéries symbiotiques agissent sur la pression artérielle est emblématique des progrès plus larges dans l'étude de la liaison du microbiome à notre santé.

Est-ce que cela pourrait participer à la fatigue post-pandriale (qu'on met sur le compte des glucides ou de la sérotonine) ? Par ailleurs, la digestion des fibres par le microbiome réduit l'inflammation.

- Stentrode, un implant pour contrôler des membres bioniques

Ce petit implant devrait à terme permettre à son porteur de contrôler un exosquelette par la pensée.

Cet implant, baptisé « stentrode », peut interpréter des signaux neuronaux pour les transmettre à un ordinateur ou des membres bioniques.

Pour installer cet implant, pas besoin de chirurgie cérébrale, c'est là qu'est la révolution. Ce petit objet est implanté dans le cou directement par les vaisseaux sanguins du patient, à l'image d'un stent. Une fois en position, l'appareil s'ouvre pour se fixer sur les parois, avant de pouvoir retransmettre les informations neuronales choisies (on en parlait en mars 2016).

- Les prothèses de plus en plus naturelles

 

Technologie


biotechnologies, informatique, robotique

- Un spectromètre dans les smartphones ?

Utilisez votre smartphone pour vérifier la propreté de l'air, si les aliments sont frais ou si une tumeur est maligne. Tout cela s'est rapproché un peu plus grâce à un nouveau spectromètre si petit qu'il peut être intégré facilement et à peu de frais dans un téléphone mobile.

Chaque matériau et chaque tissu a sa propre "empreinte" en termes d'absorption et de réflexion de la lumière, et peut donc être reconnu par spectrométrie.

Le professeur Fiore s'attend à ce qu'il faille encore cinq ans ou plus avant que ce mini-spectromètre soit intégré dans un smartphone car, pour l'instant, la gamme de fréquences couverte est encore trop petite.

- Les lunettes de réalité augmentée de Magic leap

Les Magic Leap One sont donc une paire de lunettes de réalité augmentée reliée par un câble à un boîtier circulaire de la taille d'un lecteur CD portable qui s'accroche à la ceinture. Ce dernier renferme l'électronique nécessaire au traitement des données envoyées par les huit capteurs intégrés à la face avant de la monture des lunettes.

Le dispositif s'accompagne d'une manette sans fil dotée d'un pavé tactile qui servira à naviguer et interagir avec les interfaces virtuelles.

Alors qu'on ne sait toujours par quelles en seront les applications, Wired réaffirme que l'avenir, c'est les lunettes à réalité augmentée remplaçant nos écrans. Ce qui serait le plus utile, effectivement, ce ne sont pas des effets spéciaux, mais de visualiser un écran directement dans les lunettes (avec un son par contact osseux).

- Impression 3D de plastiques communicants

Un des exemples d’application : un bouchon verseur sur un bidon de lessive mesure la quantité de produit distribuée et peut déclencher une commande via un smartphone lorsque le niveau est bas. © Mark Stone, University of WashingtonCes objets ne contiennent ni électronique ni batterie pour l'alimentation. C'est assez étonnant, d'autant plus que quiconque possède ou peut avoir accès à une imprimante 3D a la possibilité de fabriquer ces objets et de reproduire l'expérience grâce aux fichiers CAD mis à disposition par les inventeurs.

Pour créer ces objets communicants, les chercheurs ont donc eu recours à l'impression 3D et à une technique appelée backscattering, ou rétrodiffusion. Le procédé s'appuie sur une antenne intégrée à l'objet qui va réfléchir un signal radio émis par un routeur Wi-Fi, créant un profil qui est ensuite décodé sous forme de commande par un récepteur Wi-Fi présent par exemple dans un smartphone. Ladite antenne est invisible, intégrée au moment de la fabrication sous forme de filaments de cuivre.

C'est donc le mouvement des objets qui va déclencher un mécanisme, lequel actionne un interrupteur de façon intermittente. Ce dernier se connecte et se déconnecte de l'antenne intégrée pour induire un changement dans la réflexion des ondes. La forme et la largeur de l'engrenage présent dans le mécanisme déterminent la durée du contact avec l'interrupteur créant ainsi des motifs de signaux réfléchis qui peuvent être décodés par un récepteur Wi-Fi.

Ainsi, le bouchon placé sur un bidon de lessive contient un mécanisme qui s'actionne au moment où le produit est versé. La vitesse de rotation permet de mesurer la quantité de lessive qui s'écoule. À un certain point, le signal Wi-Fi renvoyé par le bouchon indiquera que le niveau de produit est bas, ce qui déclenchera une commande de lessive sur un site marchand.

Cela peut s'appliquer à :

  • un bouchon de lessive qui peut déclencher une commande lorsqu'il détecte qu'il ne reste presque plus de produit ;
  • un capteur qui envoie une alarme à votre smartphone lorsqu'il détecte une fuite d'eau ;
  • un anémomètre ;
  • un interrupteur, une poignée et un curseur qui peuvent commander d'autres appareils.

Des imprimantes 3D seront utilisées par l'armée américaine sur les terrains d'opération pour imprimer des drones notamment.

- Un robot au squelette humanoïde qui joue du badminton

Des japonais ont développé des robots humanoïdes - appelés Kengoro et Kenshire - imitant la structure des articulations et des os pour créer des mouvements ultra réalistes. L'ensemble du système musculo-squelettique a été recréé en aluminium, acier et plastique, y compris les tendons synthétiques.

Les robots disposent de cages thoraciques et d'une colonne vertébrale articulée, ainsi que d'un système nerveux sensoriel qui surveille constamment son équilibre. On les a également doté de capacités de traitement de l'information de type cérébral pour qu'ils puissent agir sans qu'on leur dise précisément quoi faire.

"Leur grande similitude permet ainsi à ces humanoïdes de s'intégrer dans l'environnement humain, d'utiliser des outils, porter des vêtements ou monter dans une voiture".

L'humanoïde actuel a la taille d'un enfant de 5 ans capable de ramper à quatre pattes, de s'asseoir, de marcher en équilibre, d'interagir physiquement avec l'environnement et de reconnaître les objets.

C'est l'un des rares robots au monde à disposer d'un système de peau électronique qui rend tout le corps sensible au "toucher".

- Des robots insectes qui pensent comme des insectes

La puissance informatique nécessaire pour qu'un robot perçoive une rafale de vent, grâce à des poils sur ses ailes, et ajuste son vol en conséquence, ou pour planifier sa trajectoire lorsqu'il tente d'atterrir sur une fleur qui bouge, tout cela exigeait jusqu'ici de transporter un ordinateur sur son dos !

Contrairement aux puces traditionnelles qui traitent des combinaisons de 0 et de 1 sous forme de code binaire, les puces neuromorphiques traitent des pics de courant électrique dans des combinaisons complexes, similaires à la façon dont marchent les neurones du cerveau. Une nouvelle classe d'algorithmes de détection et de contrôle «basés sur les événements» qui imitent l'activité neuronale on été implantés dans ces puces neuromorphiques nécessitant beaucoup moins d'énergie que les processeurs traditionnels, permettant ainsi d'intégrer plus de calculs dans la même charge utile.

- Keecker, le robot multimédia français

Keecker est le premier robot multimédia à commandes vocales conçu et imaginé pour simplifier la technologie de la maison. Ce robot qui révolutionne le divertissement, la communication et la surveillance de la maison, combine à la fois un projecteur orientable à 90°, un puissant système audio 4.1, deux caméras, deux microphones, de multiples capteurs et surtout aucun câble (1.790€).

Après avoir cartographié son environnement, Keecker se déplace de manière intelligente et autonome en évitant les obstacles. Fonctionnant sous Android TV et intégrant Google Play et Google Assistant, il permet à l’utilisateur d’accéder facilement à toutes ses applications.

C'est un robot intéressant qui pourrait remplacer avantageusement les assistants personnels domotiques et servir de robot de téléprésence avec Skype mais qui reste trop cher et auquel il faudrait ajouter un écran tactile.

- Bientôt des drones de course

S'inspirant du rôle de précurseur technologique que joue la Formule 1 dans l'automobile, un entrepreneur australien veut accélérer le développement de la voiture volante en organisant des courses : l'Airspeeder World Championship.

 

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22 réflexions au sujet de « Revue des sciences janvier 2018 »

  1. "On m'a proposé de signer un appel des écologistes qui prolonge celui des 15 000 scientifiques du mois de novembre, sonnant l'alarme avec raison mais aussi vainement je le crains que les précédents. Il faudrait vraiment que les écologistes prennent la mesure du désastre et se résignent au réalisme de stratégies efficaces, au lieu de continuer à espérer un changement complet qui serait certes bien nécessaire mais que tout dément, hélas. Il est vital de prendre en compte notre échec et notre impuissance réelle qui obligent notamment à soutenir les solutions technologiques (solaire et capture du CO2) ainsi qu'à se rabattre sans tarder sur le local au lieu d'attendre un changement global introuvable ou se contenter de condamnations morales. Je comprends bien qu'on rêve d'un autre monde mais ce n'est plus un luxe que nous pouvons avoir en tant qu'écologistes, nous avons une obligation de résultat pour lequel il faut faire feu de tout bois."

    D'accord pour la capture du CO2 et toutes autres possibilités techniques mais " se rabattre sans tarder sur le local au lieu d'attendre un changement global introuvable" ne fait pas non plus partie des solutions facultatives ou idéologique (vous ne le dites pas); mais bien de cette résignation au réalisme ; si vous voulez agir globalement sur la perte de la biodiversité , eh bien c'est sur la parcelle zk n°16 de telle commune qu'il faut agir. Le global c'est le local ; il n'y a que le global économique qui n'est pas le local.
    Cela dit , faire feu de tous bois c'est faire feu de tous bois ! et si "allumer le feu" se réduit à la capture du CO2 c'est qu'il n'y aura pas eu de changement global ou si vous préférez pas eu de changement local ; ce qui est sidérant (et pas que pour "les écologistes) c'est cette capacité à l'évitement du réel : quand un journaliste nous dit tranquillement entre deux autres nouvelles insignifiantes que les tempêtes de sable ,( réchauffement climatique oblige ) sont de plus en plus fréquentes dans certaines zones habitées du monde , à tel point que la prévision est qu'elles seront inhabitables.

    Et qu'au local chez nous , les décideurs des agglos et des coms coms , ne savent pas ce qu'est "un projet de territoire" , un diagnostic, une stratégie , un programme d'actions collectives à mener , incluant la société civile , cette démarche prospective étant bien évidemment en lien avec les enjeux globaux et le réchauffement.
    Il en sont encore à développer "l'attractivité du territoire " "des innovations notamment culturelles"
    L'inquiétant n'est pas la capture du CO2 , mais ce fait assez mystérieux d'une forme de vie qui au bout du compte semble inadaptée à sa survie ....Ce qui contredit Darwin....A quand la prochaine mutation ? C'est sans doute le temps qui va lui manquer , comme à la végétation qui a beau courir un peu plus loin .....la vitesse convient mieux aux TGV . Meilleurs Vœux à Jean et ses fidèles.

    • Oui, le plus probable, c'est que rien ne change, c'est consternant mais c'est un fait, la relocalisation ne semblant intéresser personne pour l'instant alors que, effectivement, ce n'est pas une option.

      Le fait que nous soyons pris dans une évolution folle que nous ne pouvons arrêter ne contredit pas Darwin. Il est on ne peut plus naturel que des plantes envahissantes finissent par épuiser leurs ressources. Je crois qu'on finit quand même par réagir sous la menace et que donc l'humanité n'est pas menacée partout. On peut espérer aussi que l'unification planétaire achevée, on récupère le pouvoir d'orienter notre évolution mais c'est très incertain.

  2. Pour poursuivre notre conversation sur le langage de la conscience.

    Le cerveau ressemble à un grand puzzle. Chaque chercheur, dans son domaine, apporte une pièce qui doit se placer au milieu des autres. A. Damasio a ajouté une pièce majeure qui fait apparaître le corps dans le mécanisme de la "conscience intelligente".

    Des pièces plus anciennes sont retirées car si elles semblaient apporter des réponses il y a un siècle, actuellement elles ne s’emboîtent plus, je pense à la psychanalyse.
    Ce qui a beaucoup changé ces dernières années c'est l'approche scientifique qui permet grâce à l'imagerie de conduire des expériences répétables avec des résultats mesurables.

    Épigenèse, plasticité, marqueurs somatiques, etc... toutes ces nouvelles découvertes renforcent paradoxalement notre vision de l'extraordinaire complexité du cerveau dans son environnement dont il n'est pas séparable.

    De la même manière que le cerveau est connecté fonctionnellement au corps il est connecté au monde extérieur qui le pénètre sous forme de "modules culturels" là aussi nécessaires à l'activité "consciente intelligente".

    Ce qui fait dire aux neuro-scientifiques, à juste titre, que l'I.A. numérique sous sa forme actuelle ne pourra pas accéder à notre intelligence humaine car l'écart de complexité est immense. 100 milliards de neurones connectés harmonieusement entre-eux par 100 000 km de "fils" le tout reconfigurable, dur à battre ! Et çà fonctionne avec quelques watts !

    • Pas le temps de vraiment répondre mais je ne crois pas que ce soit une question de niveau de complexité et rejeter la psychanalyse est une des manifestations d'un scientisme aveugle à ce que tout atteste, la littérature notamment, pas seulement ce que racontent quotidiennement les analysants.

      L'assaut des thérapies cognitives contre la psychanalyse a fait long feu et il y a désormais plus d'études neurologiques qui confirment la psychanalyse que le contraire, il suffit de se tenir au courant. Ceci dit, je les trouve un peu à côté de la plaque, la psychanalyse étant liée au langage plus qu'au cognitif, c'est sur une autre scène et n'est pas à la portée de l'imagerie cérébrale encore. Freud était neurologue mais a bien dû admettre que tout se passait dans la parole, pas dans les neurones. Le fait d'ignorer le langage est la limite, la tare du cognitivisme comme je l'ai argumenté dans mes articles précédents et dans cette revue.

      • J’ai du toucher la corde sensible ? C’est difficile de remettre en cause la psychanalyse sans être étiqueté de scientiste aveugle (et obtus ?)

        Vers 18 ans j’ai découvert la psychanalyse avec passion (pas en tant que patient, je précise). 46 ans plus tard mon opinion a changé. Les neurosciences cognitives apportent des éclairages nouveaux.

        Un inconscient qui nous guide serait le grand apport de la psychanalyse, il n’est même pas sûr que ce soit une découverte de S. Freud. Actuellement grâce à l’imagerie médicale on localise les activités inconscientes, on les "mesure" et on observe leurs interactions avec le domaine conscient.

        Mais je ne suis plus convaincu (euphémisme) par la thérapie psychanalytique qui consiste à faire remonter des souvenirs enfouis de la petite enfance de faits traumatisants dont la prise de conscience guérit de pathologies psychologiques.

        La thérapie fonctionne, mais est-ce suffisant pour valider son concept ? Elle fonctionne ou semble fonctionner ? Est-ce que les guérisons sont réellement la conséquence de la prise de conscience de traumas anciens qu'ils soient vrais ou faux ? Ne dite pas à certaines de mes amies que l’homéopathie ne guérit pas, maintes fois elles en ont eu la preuve. Pas de principe actif dans les granules, il n’y en a pas besoin puisque ça marche. La complexité du cerveau et ses biais cognitifs nous réservent de belles surprises.

        Comment vérifier la véracité de ces souvenirs enfouis qui ressurgissent plusieurs dizaines d’années après ? Pas ou plus de témoins pour confirmer. Quand un sourcier indique avec précision, au mètre près, l’endroit où il faut creuser le puits, en général on finit toujours par trouver de l’eau mais jamais on ne vérifie l’exactitude de la prédiction. En conséquence le sourcier conserve son pouvoir magique.

        Les souvenirs sont des reconstructions mentales réalisées à chaque rappel. Comment vérifier que cette reconstruction est fidèle à la réalité perçue 30 ans plus tôt ? Cet été 2017 je suis allé me promener dans un village dans lequel j’avais joué il y a 50 ans. L’église n’est plus là où je l’imaginais. Ils ont déplacé l’église de 300 mètres, je ne vois pas d’autres explications. Chaque souvenir nous apparaît comme une vérité, il faut être prudent avec eux surtout avec les très anciens.

        La proximité psychologique du patient et de son praticien qui exerce une longue pression pour faire remonter les souvenirs ne constitue pas une méthode scientifique. On a découvert que des faux souvenirs pouvaient s’implanter.
        Des expériences ont été menées sur des étudiants aux USA. A leur insu, en suivant un protocole, un faux souvenir leur a été implanté : un vol en montgolfière. Les résultats ont dépassé les espérances. Les étudiants donnaient des détails du vol, détails qui ne faisaient pas partie du protocole. Le faux souvenir à fusionné avec d’autres souvenirs. Certaines thérapies psychanalytiques sont interdites aux USA, en quelque sorte elles sont mentalement toxiques.

        L'ensemble des psychanalystes qui vit de cette médecine parallèle exerce un lobby pour sauver les meubles, cela me rappelle la théorie de la "mémoire de l’eau" à la rescousse de l’homéopathie.

        Pour toutes ces raisons, j’estime que la psychanalyse n’a plus maintenant sa place dans le grand puzzle de la connaissance du cerveau et de la "conscience intelligente".

        La psychanalyse devrait être rangée au musée de la médecine psychiatrique.

        • Il se trouve que la psychanalyse existe et confirme la littérature (ne lisez jamais d'autobiographies cela pourrait vous faire changer d'avis). Inutile de continuer à en discuter vous n'y comprenez rien et en êtes fiers, préférant nier une réalité qui ne rentre pas dans vos dogmes. La psychanalyse, c'est l'analyse du transfert et rien d'autres alors que le cognitivisme, c'est la suggestion non analysée. Freud a été le premier à se rendre compte qu'il y avait de faux souvenirs (écrans), notamment d'agression sexuelle dont il faisait au début la cause première de la névrose. Il ne s'agit absolument pas de faire revenir les souvenirs traumatiques, encore moins d'y croire, ça c'est les cognitivistes qui le font de façon très dirigiste. La méthode psychanalytique est basée elle sur la libre association où c'est l'analysant qui parle sans censure, et non pas le psychanalyste qui le ferait à sa place. L'ignorance est vraiment désolante. Il y a cependant une majorité de psychanalystes très critiquables (dogmatiques, réactionnaires, mystiques, incompétents, etc.), ce qui ne change pas le problème mais on ne va pas déranger vos certitudes.

          • "vous n'y comprenez rien et en êtes fiers, préférant nier une réalité qui ne rentre pas dans vos dogmes"

            SVP donnez-moi les clefs pour comprendre plutôt que de me qualifier d'ignorant fier de l'être.

            Pourquoi ne réfutez-vous pas mes arguments ?

            Certes S. Freud a compris que les faux souvenirs existaient, mais savait-il que sa thérapie pouvait en implanter ?

            Ce qui est compliqué avec la psychanalyse c'est de faire la part du bon et du mauvais. Tri que seules des personnes éclairées et sans conflit d'intérêt seraient capables de faire ?

          • Je n'ai pas le temps de répondre ces jours-ci mais oui Freud savait qu'on pouvait implanter des faux souvenirs (ce que fait très bien l'hypnose) et j'ai répondu aux objections, la psychanalyse n'étant pas liée aux souvenirs mais à l'analyse du transfert actuel avec l'analyste qu'il faut dissoudre (au lieu de l'hypnose et de la suggestion thérapeutique). Il y a effectivement un gros tri à faire mais c'est trop pour un commentaire.

    • Les décideurs politiques se laissent séduire par les sirènes de l'innovation à sensation car bien souvent ils écoutent les arguments séduisants des personnes ou entreprises en plein conflit d'intérêts. Quand ce n'est pas eux-mêmes qui trempent le doigt dans le pot de miel de l'argent public.
      Comment ne pas croire que la surface des routes ne puissent pas être tapissée de panneaux solaires ? Et ça marche... Mais on avait oublié beaucoup trop de paramètres qui font souvent qu'il s'agit d'une fausse bonne idée. Idem pour l'hydrogène routier, l'aérodrome de Nantes, etc...

      • Ca pourrait être faisable pour des parkings où la vitesse des véhicules est faible, donc moins de contraintes mécaniques et autres que sur une route.

        • Dans les parkings sous-terrains ? (humour).

          A l'extérieur à condition que la journée personne ne stationne pour faire ombre. Dans les parkings les voitures manœuvrent ce qui use le revêtement. Les parkings au sol : mauvaise pioche.

          • Les manœuvres se font sur les allées, pas sur les places qui par ailleurs n'ont probablement pas un taux d'occupation(ombre) si élevé.

  3. La plasticité cérébrale par Takao Hensch, et en particulier, le lien très direct entre la vue et cette plasticité.
    Ces découvertes valident une approche comme celle de Quertant (l'approche, pas nécessairement l'efficacité qui mériterait d'être évaluée de façon scientifique avec les outils d'aujourd'hui).
    Il y a quelques années, j'ai pratiqué Quertant pendant 18 mois (programme complet) et je peux témoigner d'un mieux-être certain et durable, bien que non spectaculaire (Effet Coué???). J'ai décidé de tester ce moyen suite à une psychanalyse qui me semblait ne plus pouvoir progresser sur des angoisses profondes inscrites dans le corps (tensions du haut du dos en particulier) qui ne trouvaient pas à se verbaliser (trop anciennes, d'âge préverbal???).

    • Il y a un problème dans la mesure où la "plasticité" ne relève pas que du cerveau, mais aussi des systèmes périphériques pyramidaux et du biotope intestinal.

      La respiration par exemple ne relève pas d'une pure volonté "éducable", mais d'un ensemble d'interactions à explorer, ressentir en feed back, qui se concentrent in fine dans la tonicité des muscles postérieurs, inter vertébraux, claviculaires et intercostaux, ça correspond à des sensations très fines... :

      https://www.youtube.com/watch?v=c8OH-ilwVJE&feature=youtu.be

    • On est au rayon des pseudo-sciences et autres pratiques spirituelles. Toute discipline a sûrement ses bienfaits mais le baratin derrière, c'est pour les gogos.

      • Vous devriez quand même lire un des bouquins de Norman Doigde sur la plasticité cérébrale. Je ne crois pas que ce soit un gogo, ni que son livre s'adresse à des gogos.

  4. Ping : Zines | Pearltrees

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