Le cerveau humain traite l'information avec une efficacité énergétique allant jusqu'à 79 %, ne fonctionnant que 1,26 fois au-dessus de la limite théorique de Landauer, selon une nouvelle étude publiée dans National Science Review par Ma et Guo de l'Université d'aéronautique et d'astronautique de Nanjing.
La recherche
S'éloignant des modèles traditionnels qui considèrent la mémoire et le calcul comme des états synaptiques statiques ou des potentiels d'action neuronaux isolés, l'équipe a modélisé des circuits fonctionnels locaux comme des ensembles neuronaux numériques paramétrés dans une « sphère neuronale » multi-échelle. Leur cadre révèle que l'information est codée dans des motifs électriques spatio-temporels collectifs régis par la dynamique non linéaire, le chaos et la théorie fractale.
En simulant des ensembles neuronaux avec différentes connexions topologiques, états de potentiel initiaux et échelles neuronales, les chercheurs ont découvert que les populations neuronales génèrent de riches activités électrophysiologiques périodiques. Ces formes d'onde de potentiel périodiques agissent comme des supports dynamiques de l'information, plutôt que l'information soit stockée dans des synapses isolées ou des neurones uniques.
Les estimations quantitatives de l'étude sont frappantes :
- Efficacité énergétique : 79 % (1,26 fois la limite de Landauer)
- Capacité de stockage maximale : 7,48 × 10¹⁸ octets (environ 7,5 exaoctets), soit environ 1 000 fois plus que les estimations précédentes
- Débit de calcul : Jusqu'à 6,24 × 10¹⁸ FLOPS, équivalent à 78 000 GPU haute performance
En comparaison, le matériel d'IA à semi-conducteurs moderne dépasse la limite de Landauer d'un facteur 1 milliard, soulignant l'immense potentiel d'optimisation des puces neuromorphiques.
Pourquoi c'est important
Ces résultats suggèrent que l'efficacité de votre cerveau ne repose pas seulement sur l'activation de neurones individuels, mais sur des motifs dynamiques d'activité électrique à travers les réseaux. Cela pourrait expliquer pourquoi le cerveau effectue des tâches complexes comme la reconnaissance de formes et la prise de décision en n'utilisant qu'environ 20 watts. Pour vous, cela signifie que les améliorations des performances cognitives peuvent provenir de l'amélioration de la capacité du cerveau à former et maintenir ces motifs spatio-temporels — grâce à des activités comme l'apprentissage de nouvelles compétences, la formation musicale ou même certains exercices d'entraînement cérébral.
Ce que vous pouvez faire
Pour soutenir le traitement efficace naturel de votre cerveau, engagez-vous dans des activités qui favorisent la coordination des réseaux neuronaux : apprenez une nouvelle langue, pratiquez un instrument de musique ou résolvez des puzzles qui nécessitent l'intégration de multiples informations. Les défis mentaux constants peuvent aider à maintenir et potentiellement améliorer les capacités de codage spatio-temporel du cerveau.
Source : Neuroscience News
Curieux de connaître votre propre cerveau ? Passez notre test de QI adaptatif gratuit ou essayez 306 niveaux d'entraînement cérébral.
