Biologie

Revue des sciences août 2017

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Biologie, préhistoire, cerveau

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Malgré un regain d'optimisme un peu artificiel, les perspectives sont bien sombres et le portrait de l'époque, dessiné par les dernières nouvelles, assez perturbant. Ce ne sont pas tellement les nouveautés qui frappent mais le fait que les risques annoncés s'affirment inexorablement comme notre futur. Le nucléaire en fait partie plus qu'on ne se l'avoue. Il est difficile de savoir à quel point la Terre pourrait devenir inhabitable avec le réchauffement mais on est déjà sur le fil avec l'extinction de la faune sauvage. Il y a certes quelques bonnes nouvelles comme la prévision des éruptions qui serait un grand progrès si cela se confirme (sans pouvoir empêcher cependant l'éruption catastrophique de supervolcans comme Yellowstone). On ne dit pas assez non plus que la transition énergétique a gagné la partie - même si on reste loin du compte et qu'il est difficile de croire que l'année 2021 pourrait être la plus belle de toutes avec ses voitures autonomes et la viande cultivée en laboratoire ! Il est par contre certain qu'on n'a pas fini d'être envahis dans notre quotidien par une intelligence artificielle dont on aura grand besoin pour dépasser notre bêtise collective. Il est même assez probable qu'on ait à plus ou moins long terme des implants cérébraux nous connectant directement à nos appareils numériques - au moins une puce dans la main. On n'évitera pas non plus la modification (optimisation) de notre génome, comme celui de nos animaux ou des moustiques, etc. On pourrait avoir aussi des réseaux neuronaux à l'intérieur de nos cellules - et commence, là sous nos yeux, l'ère interplanétaire, et même interstellaire...

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Revue des sciences juillet 2017

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Rien de tel que la recherche pour découvrir son ignorance et apprendre à suspendre son jugement. C'est effectivement assez stupéfiant comme il faut sans arrêt réécrire notre histoire, que ce soit celle de Sapiens avec des fossiles plus vieux de 100 000 ans, la proto-écriture égyptienne qui remonterait désormais à 5200 ans ou le palais impérial chinois de 4000 ans obligeant à réexaminer l'historicité des premiers empereurs considérés comme légendaires. On apprend aussi, qu'à l'origine de notre système solaire, il y avait sans doute 2 soleils ! Le plus étonnant pourtant, c'est qu'on devrait vraiment aller sur Mars. Elon Musk prévoit même d'y envoyer un million de colons malgré tous les risques de ne pas y survivre ! Cela prendra sans doute plus de temps qu'annoncé mais c'est bien en route et c'est difficile à croire. On pourrait aussi reproduire un organisme de Mars sur Terre avec une sorte de "téléportation biologique". Sinon, le cerveau est toujours à l'honneur, approfondissant sa structure multidimensionnelle et la fonction de la conscience dans l'apprentissage. On pourrait même effacer une mémorisation d'un neurone sans toucher à d'autres mémoires. Cela fait bizarre qu'on puisse injecter des cellules de porc dans le cerveau pour lutter contre le Parkinson mais le plus étonnant, là encore, c'est que Sergio Canavero persiste dans son projet de greffer des têtes, ce qui était impensable jusqu'ici et a aussi toutes les chances d'être fatal ! On est loin d'être dans un monde de rêve...

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Revue des sciences juin 2017

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On a ce mois-ci une nouvelle explication de l'expansion de l'univers par les fluctuations quantiques de l'espace temps ainsi que des détails sur le projet d'envoyer une voile solaire vers Alpha du Centaure à 20% de la vitesse de la lumière mais, alors qu'on avait eu le mois dernier une réfutation de la grammaire universelle de Chomsky, cette fois, c'est son hypothèse d'une structure hiérarchique et récursive de la langue qui est confirmée par l'imagerie cérébrale. On apprend aussi que les langages sifflés qui sont une version dégradée du langage parlé arrivent à se faire comprendre à grande distance. Les études linguistiques en accord avec la génétique permettent également de reconstituer les migrations humaines et notre origine sud africaine en sort renforcée. Un article sur le rôle de l'alcool dans notre évolution depuis 10 millions d'années jusqu'au néolithique est intéressant pour l'hypothèse que l'agriculture aurait d'abord été inventée afin de confectionner des boissons alcoolisées rituelles. Sur le cannabis, utilisé lui aussi depuis longtemps, on apprend qu'il serait bon pour les vieux (contre la dégénérescence cérébrale) alors qu'il est mauvais pour les jeunes (surtout avant 17 ans) ! On verra sinon quels sont les mécanismes neuronaux de l'amour (idéalisant) et du sexe (désinhibition) mais le plus étonnant, c'est que, selon leur localisation, différents souvenirs peuvent refaire surface grâce à une stimulation électrique cérébrale. Après l'utérus artificiel du mois dernier, on s'étonnera moins qu'une souris avec un ovaire imprimé en 3D ait pu donner naissance à des petits viables. Une nouvelle pourrait par contre se révéler très importante, si son potentiel se confirme: on pourrait cultiver ses propres cellules souches pour produire du sang à se transfuser. Il y a enfin une pilule pour "remplacer le sport" qui pourrait aider les personnes obèses au moins...

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Revue des sciences mai 2017

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De quoi encore se surprendre des étrangetés de notre époque. Il y a au moins deux nouvelles extraordinaires : des utérus artificiels opérationnels et, en physique, des trous noirs intriqués qui formeraient des trous de ver et feraient de l'intrication le tissu de l'univers... On verra aussi des projets fous de pure science-fiction comme de faire des astronautes génétiquement modifiés pour aller sur les autres planètes ou l'idée fantasque de gratte-ciels flottants suspendus à un astéroïde ! Ce qui n'est plus de la science-fiction, par contre, ce sont les robotes sexuelles déjà commercialisées (cher!). Un article nous rassure malgré tout en montrant qu'il ne peut y avoir de super-intelligence ni de singularité, pur mythe, les intelligences étant multiples et limitées. Si on peut espérer que l'intelligence artificielle réduise notre stupidité, il semble que des intelligences artificielles puissent se faire la guerre si elles en ont les moyens. Il faut ajouter que Facebook veut connecter les cerveaux pour communiquer par la pensée. Il reste encore de nombreux mystères, dont celui de la langue et il est intéressant de voir que la théorie de Chomsky d'une grammaire universelle n'est plus tenable. L'origine de la vie reste aussi incertaine en deçà de notre dernier ancêtre, une cellule à ARN pourvue déjà d'un ribosome et donc assez complexe. On apprendra aussi que le cannibalisme ne nourrit pas son homme. Enfin, il se pourrait que la chute d'une comète soit à l'origine d'un petit âge glaciaire il y a 13 000 ans, juste après un premier réchauffement, ce qui pourrait aussi être la cause de la première religion, celle de Gobekli Tepe, menant à l'invention de l'agriculture...

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Revue des sciences avril 2017

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Pas mal de choses finalement ce mois-ci. Ce qui m'a le plus intéressé, c'est une étude sur le sens de l'évolution qui maximiserait l'utilisation de l'énergie et augmenterait les ressources disponibles. A part ça, ce sont les raisons d'inquiétude qui dominent, en particulier le climat bien sûr, d'autant plus que les extinctions sont beaucoup plus rapides que l'émergence de nouvelles espèces. Sinon, en dehors du bioterrorisme et du transhumanisme, on apprend qu'on pourrait greffer sur des hommes un oeil dans le dos (ou autre organe) ! Plus probablement, une interface dans notre cerveau nous permettra d'interagir directement (dans les deux sens) avec nos appareils numériques (cette externalisation pouvant mener à une réduction du cerveau). Non seulement les robots nous ressembleront de plus en plus (revêtus de chair humaine) mais ils devront parfois nous désobéir ou nous contrôler et, combinées avec les blockchains, les conditions seraient sur le point d'être remplies d'avoir des intelligences artificielles autonomes et devenues inarrêtables ! Ce n'est quand même pas pour tout de suite et n'est sans doute pas aussi grave que la destruction de notre environnement mais il est sûr que nos modes d'existence vont profondément changer. Sinon, on peut citer, le projet fou de la Nasa de rendre Mars habitable en recréant son champ magnétique, ou l'hypothèse douteuse que les extraterrestres propulseraient leurs vaisseaux par des ondes radio. Dans les technologies, on a des impressions 3D de bactéries pour produire des matériaux ou bien des liquides autopropulsés, qui se déplacent tout seuls (grâce à des microtubules de cellules), ou encore le taxi volant autonome d'Airbus qui prend forme, etc.

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Revue des sciences mars 2017

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Petit mois avec peu de véritables nouveautés. On a juste la confirmation que le réchauffement pourrait bien refroidir l'Europe par arrêt du Gulf Stream et que la vie pourrait tout-à-fait venir d'autres planètes, des algues ayant survécu 2 ans dans l’espace. Tout de même, on a été surpris d'apprendre pourquoi les remèdes sont amers, ce qui déclencherait une réponse immunitaire immédiate, et il est bon de savoir que manger de vieux animaux nous vieillirait mais le pire, c'est que l'oxygène de l'air lui-même serait cancérogène ! On verra sinon que la base animale de la moralité est tout simplement la socialité (et non la réciprocité). Enfin, drones et robots commencent à utiliser des outils bien qu'ils soient encore loin de pouvoir remplacer les humains.

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Revue des sciences février 2017

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Beaucoup de choses dans ces temps troublés qui redécouvrent nos biais cognitifs et le rôle des réseaux sociaux dans la désinformation. On crée des chimères homme-cochon, des bactéries avec de nouvelles bases, des remèdes pour ne pas vieillir et on aurait découvert une sorte de viagra mental, l'hormone du désir sexuel qui promet de nous rendre amoureux sur commande ! Les physiciens n'ont pas peur de prétendre que notre univers est un hologramme tissé par l'intrication des particules et où la lumière peut revenir en arrière...

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Revue des sciences janvier 2017

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A part l'examen de ce que l'année 2017 nous réserve, on verra que les femmes ont déterminé l'évolution du sexe des hommes mais aussi que les chimpanzés se reconnaissent par leurs fesses comme nous par les visages ! D'ailleurs, contrairement à ce qu'on disait, les singes pourraient parler, c'est leur cerveau qui ne le peut pas. Le nôtre a beau être très supérieur, il reste bien limité, refusant notamment de changer d’opinions politiques, parties prenantes de notre identité. Malgré sa plasticité, le fonctionnement de notre cerveau serait cependant étonnamment semblable d'un individu à l'autre, ce qui pourrait permettre de deviner à quelle histoire on pense... D'autres anciennes certitudes sont mises à mal - mais toute science en train de se faire demande confirmation - comme le fait que les continents n'auraient émergé qu'au Cambrien quand ils sont devenus plus légers, provoquant une explosion des formes de vie. Enfin, une des nouvelles les plus importantes sans doute, c'est qu'on a réussi à rendre le vieillissement cellulaire réversible.

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Revue des sciences décembre 2016

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Il y a de quoi se faire peur avec les progrès de la manipulation, que ce soit par un réseau d'influence ou par stimulation cérébrale (de plus en plus présente) et un monde gouverné par des intelligences artificielles, où l'on ingère une pilule numérique quand on prend l'avion, etc. D'autres nouvelles sont plus positives comme cette nouvelle fontaine de jouvence par élimination des mitochondries défectueuses (ou avec du plasma de jeunes). Il est assez étonnant sinon qu'on puisse désormais voir en 3D le bébé dans le ventre, mais comme on peut de mieux en mieux prédire le phénotype à partir du génome on pourrait même avoir une reconstitution de son physique plus tard ? On apprend aussi que sélections naturelle et sexuelle peuvent produire deux sous-espèces assez différenciées. Parmi les autres nouvelles, une des propositions les plus inattendues du mois, c'est qu'on pourrait (à l'avenir) faire des piles électriques à durée perpétuelle avec des déchets nucléaires encastrées dans des diamants artificiels... Enfin, la découverte qu'on flotte sur un océan dans les profondeurs de la Terre n'est pas sans évoquer de très anciennes cosmogonies.

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Revue des sciences novembre 2016

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Pour la Science La Recherche Physique, espace, nanos Climat, écologie, énergie Biologie, préhistoire, cerveau Santé Techno La prospective est aussi difficile qu'indispensable, forcément basée sur l'état des savoirs dont cette revue tente de rendre compte. Ce mois-ci, sans parler d'un possible (bien que peu probable) contact laser avec des civilisations extraterrestres, ni des plans pour une colonisation de Mars qui semble quand même bien prématurée, on a un très curieux "cristal temporel" ainsi qu'une nouvelle théorie avec 6 nouvelles particules qui pourrait achever la physique ! On peut s'inquiéter sinon qu'il y ait de moins en moins d'oxygène dans l'atmosphère à cause de la combustion des énergies fossiles mais un nouveau procédé permet, avec des catalyseurs nanostructurés, de faire de l'éthanol directement avec du CO2. Les dernières avancées de la biologie permettent d'établir enfin que l'évolution est bien collective mais brouillent les frontières du vivant et de l'organisme entre virus et microbiote. Il y a de quoi s'étonner que des bactéries infectées par des virus géants produisent des virus qui en protègent, et plus encore, que des bourdons puissent apprendre à tirer une ficelle pour obtenir leur nourriture ! On a aussi un aperçu des premiers mythes, ou la "neurodynamique darwinienne de l'apprentissage" qui semble prometteuse pour l'intelligence artificielle ou la compréhension du fonctionnement du cerveau.

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Revue des sciences octobre 2016

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Les nouvelles ne sont toujours pas bonnes pour l'économie comme pour l'écologie. Sinon, rien de très neuf sauf peut-être le fait que le langage des dauphins se rapprocherait du nôtre ou qu'un virus serait à l'origine à la fois du placenta chez la femme et de la musculature masculine (donc du dimorphisme sexuel). Du côté plus délirant, il y a aussi les plans pour Mars d'Elon Musk et les "progrès" des tentatives de greffer une tête sur un corps...

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Revue des sciences août 2016

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La nouvelle la plus importante du mois, c'est sans doute la reconstitution de 355 gènes de la première forme de vie, encore incomplète, dépendant pour son énergie des cheminées hydrothermales (fumeurs noirs) où elle serait apparue avant de se transformer en bactéries et archéobactéries prenant leur indépendance. De quoi réduire les hypothèses sur l'origine de la vie. Il n'est pas négligeable non plus d'avoir établi qu'il y avait bien similitude entre les cerveaux et que les différentes fonctions y étaient déterminées génétiquement, ce qui limite la plasticité d'un cerveau qui est loin d'être entièrement auto-organisé. Deux nouvelles ont de singulières résonances avec le contexte actuel. D'abord, le mélange et l'unification des populations, du Moyen-Orient à toute l'Europe, depuis l'invention de l'agriculture. Ensuite, le fait que l'archéologie semble confirmer la conquête d'Israël et sa violence meurtrière (la destruction d'une grande ville et le massacre de toute sa population) telle que rapportée dans le livre de Josué. Pour le reste, on apprend toute l'importance du commerce du chanvre au néolithique à partir de la domestication du cheval et on peut s'étonner qu'on arrive à piloter, relativement facilement, plusieurs drones en même temps par la pensée !

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Revue des sciences juillet 2016

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De plus en plus souvent, on voudrait enterrer la science, prise dans une répétition sans surprise. Tout de même, les voitures volantes seraient pour bientôt, on va aller bientôt sur Mars et la réalité augmentée aussi devrait débarquer, mais ce sont déjà de vielles histoires tout en n'étant pas pour tout de suite. Par contre, ce qu'il y a d'intéressant, dans les problèmes de l'Intelligence Artificielle, c'est que nous avons les mêmes ! Parmi les nouvelles importantes, il y a surtout la découverte d'une sorte de cerveau moléculaire dans le ribosome et la perspective de capturer le dioxyde de carbone dans des sols basaltiques. Il faut y ajouter la découverte d'atomes asymétriques semblant donner une direction au temps et rendre impossible de voyager dans le passé. On apprend aussi que les oiseaux ont plus de neurones que les primates malgré leur cerveau plus petit et que des macaques en sont au début de l'âge de pierre, ce qui relativise la coupure avec les premiers humains. Enfin, même si cela n'intéresse que les passionnés d'histoire antique, il faut prendre en compte le fait que la civilisation de l'Indus serait plus ancienne que Sumer de 1500 ans et donc véritable berceau de la civilisation.

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Revue des sciences juin 2016

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Ce n'est sans doute pas un très grand mois mais, tout de même, on y parle de redonner vie à des cerveaux morts et de composer un génome humain artificiel, en choisissant toutes les caractéristiques de la personne... Il est envisagé aussi de greffer un utérus à un homme pour qu'il puisse enfanter ainsi que la conception d'une IA malveillante. Enfin, ce qui n'est pas simple projet mais en voie de réalisation, pour éradiquer ses carpes, l'Australie répand une forme d'herpès dans ses fleuves !

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Revue des sciences mai 2016

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Revue des sciences avril 2016

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Revue des sciences mars 2016

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Revue des sciences février 2016

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Revue des sciences janvier 2016

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L’agrégation hiérarchisée au principe de l’abstraction dans le cerveau

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- L'agrégation hiérarchisée au principe de l'abstraction dans le cerveau

Ce travail d'observation de l'abstraction dans le cerveau (IRM) comme agrégation de sensations de plus bas niveau m'a paru assez important pour en faire une brève, essayant d'en restituer les conclusions qui confirment largement pour une fois nos intuitions sur le sujet.

La fonction cognitive et la pensée abstraite viendraient de l'agglomération de plusieurs sources corticales allant du cortex sensoriel aux zones beaucoup plus profondes du connectome (diagramme du câblage des connexions du cerveau).

Cela démontre non seulement le principe de base de la cognition mais que tous les comportements cognitifs suivent une hiérarchie qui part des comportements les plus corporels, tangibles, comme un tapotement des doigts ou la douleur ressentie, et va jusqu'à la conscience et les pensées les plus abstraites comme la nomination des choses ou des concepts. Cette hiérarchie d'abstraction reflète la structure du connectome de l'ensemble du cerveau humain.

L'observation semble établir que la structure hiérarchique du connectome révèle un continuum de la fonction cognitive, une abstraction fonctionnelle progressive en fonction de la profondeur du réseau, ce qui serait une caractéristique fondamentale du cerveau qui s'observe aussi dans les réseaux artificiels.

Les régions les plus profondes du cerveau représentraient ainsi les fonctions les plus abstraites. Le degré de connectivité d'une région avec les entrées sensorielles se trouve bien corrélé à l'abstraction des fonctions cérébrales effectuées par ces régions, avec des fonctions concrètes figurant dans les zones les plus connectées à des entrées sensorielles et des fonctions abstraites apparaissant dans les zones les moins connectées aux entrées ou enfouies plus profondément dans le cortex.

Notre définition formelle de la hiérarchie (ou la profondeur du réseau de la théorie des graphes) a simplifié les phénomènes de récurrence en un continuum statistique de connectivité avec les entrées sensorielles. Cette notion de hiérarchie était essentiellement probabiliste, la profondeur étant supposée influer sur la probabilité des connexions neuronales, plutôt que les nécessitant. Nos méthodes ont débouché sur une structure pyramidale du connectome humain, avec à la base de la pyramide les entrées sensorielles alors que le sommet de la pyramide se trouve au plus profond du réseau cortical.

Plus précisément, les résultats illustrent deux constatations interdépendantes: 1) une structure de réseau hiérarchique sur la base de l'architecture corticale qui part du cortex sensoriel et se prolonge jusqu'à des régions éloignées moins reliées aux entrées sensorielles, 2) une hiérarchie correspondante des fonctions cognitives qui vont des sensations primaires jusqu'aux fonctions cognitives supérieures. Enfin, les résultats de l'étude indiquent que notre hiérarchie cognitive basée sur la profondeur du réseau correspond bien à nos intuitions en matière d'abstraction de l'information.

Les éléments comportementaux impliquant les zones du cerveau les plus connectées au monde extérieur, à la base de la pyramide, étaient liées à des perceptions simples, au traitement sensoriel ou des actions physiques. Par contre, les éléments comportementaux sollicitant les zones du cerveau les moins connectées au monde extérieur, au plus profond du réseau, dans la partie la plus éloignée des entrées sensorielles, étaient bien liées à des concepts et des symboles plus abstraits. Par exemple, "l'humour" est apparu comme l'élément comportemental le plus abstrait.

L'abstraction est définie comme suit: un processus de création de concepts généraux ou de représentations extrayant ​​les caractéristiques communes de cas particuliers, où les concepts englobants sont dérivés de situations réelles, concrètes, littérales, de l'observation ou de premiers principes concrets, souvent dans le but de compression du contenu d'information d'un concept ou d'un événement observable, en ne retenant que les informations pertinentes pour un objectif ou une action précise.

La structure hiérarchique par agrégation est très robuste, résistante aux perturbations puisque l'agrégation élimine les détails, et elle est de même nature que ce soit à partir de la vision, des sons ou des odeurs. Cette structure hiérarchique qui part des entrées sensorielles expliquerait de plus le rôle de l'insula dans la conscience (ou l'anesthésie) comme plaque tournante des sens, servant à l'intégration multi-sensorielle.

Avec un siège présumé de la conscience ou de l'attention positionné structurellement dans un endroit qui lui permette d'être le coordinateur des entrées sensorielles et de la cognition, ces études pourraient modifier nos conceptions de la conscience, de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle.

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