Comment un poisson transparent peut aider à décoder le cerveau

Dans une allocution télévisée prononcée le 2 avril 2013 dans la salle Est de la Maison Blanche, le président Obama a dévoilé une mission scientifique aussi ambitieuse que le programme Apollo. L’objectif n’était pas l’espace, mais une frontière tout aussi envoûtante: le cerveau humain. Obama a mis au défi les "chercheurs les plus imaginatifs et les plus efficaces du pays" de cartographier en temps réel les scintillements de 100 milliards de cellules nerveuses dans le cerveau d'une personne vivante, un voyage dans le cosmos neural jamais entrepris à une telle échelle. Une vue panoramique des impulsions électriques dans le cerveau pourrait mener à une nouvelle compréhension majeure de notre façon de penser, de nous souvenir et d'apprendre, et de la façon dont les maladies de l'autisme à la maladie d'Alzheimer bouleversent nos circuits mentaux. "Nous avons une chance d'améliorer la vie de millions de personnes, " a déclaré le président, "mais de milliards de personnes sur cette planète".

De cette histoire

L'avenir du cerveau

Acheter

Contenu connexe

• Des ondes de choc peuvent créer des bulles dangereuses dans le cerveau
• Lier plusieurs esprits pourrait aider à soigner les cerveaux endommagés

Le mois suivant, à six milles de la Maison Blanche, un professeur de Harvard, Florian Engert, a saisi un micro et, devant les plus grands neuroscientifiques du pays, a déclaré que les efforts d'Obama étaient essentiellement vains. «Nous avons ces données maintenant», a déclaré Engert, qui, dans une pièce remplie de blazers et de cardigans professoraux, portait une chemise musclée offrant une vue dégagée sur son biceps bombé. "Nous avons découvert qu'ils n'étaient pas vraiment utiles." ("Je pense que l'imagerie cérébrale globale n'est qu'un tas de taureaux ----", m'a-t-il dit plus tard.) Pour les autres chercheurs, il devait ont ressemblé à un traître.

Engert, qui a 48 ans, a été fondamentalement la première personne sur la planète à observer un cerveau de la manière qui a été envisagée par Obama. Lui et ses collègues l'avaient fait avec une expérience digne de la science-fiction qui enregistrait chaque brin d'activité cérébrale chez un bébé zèbre transparent, un exploit historique publié un an auparavant dans le journal scientifique renommé Nature . Pour Engert, suggérer que la quête du cerveau du président était super fut un peu comme si John Glenn revenait de son orbite et disait à JFK de ne pas s'embêter avec un atterrissage lunaire.

«Il devrait être un avocat», a déclaré Miyoung Chun, généticien moléculaire et cadre à la Kavli Foundation, l'un des principaux bailleurs de fonds de la recherche en neurosciences. "De nombreux autres neuroscientifiques célèbrent ce qu'il a pu accomplir, mais lui-même le ferme."

Mais Engert essayait de faire comprendre un point: l'enregistrement du cerveau complet, à son avis, n'est pas nécessairement la meilleure voie vers de nouvelles découvertes sur les trois kilos de chair entre nos oreilles. «Vous pouvez trouver des motifs, des séquences, des grappes, des corrélations et des zones de blips. Et ensuite quoi? Me dit-il. C'est beaucoup de données sans beaucoup de compréhension.

Engert pensait que la Maison Blanche - et de nombreux scientifiques - fondaient trop d'espoirs sur une idée trop étroite de la compréhension du cerveau. Dans sa critique, la question ne se limite pas aux méthodes, mais aux objectifs mêmes des neurosciences. À quel point devrions-nous nous attendre, au cours de notre vie, à comprendre des phénomènes tels que la mémoire, le sommeil et la conscience? Quel devrait être le plus grand appel du champ? Devrait-il être un remède contre la maladie ou d’autres méthodes de recherche sont-elles aussi valables?

Engert aime la controverse, surtout quand il est au centre. C'est un jeu dangereux pour un universitaire, mais sa science le sauve. En septembre dernier, l’administration Obama lui a attribué l’une des subventions les plus importantes de la nouvelle mission "Cerveau", l’oignant ainsi comme l’un des chefs de file de l’effort qu’il ne peut s’empêcher de disputer.

**********

Des milliers, sinon des millions de cellules cérébrales doivent se parler pour qu'une personne puisse accomplir la tâche la plus élémentaire, comme lever un verre d'eau. Les cellules échangent des messages sous forme d’impulsions électriques qui courent à des vitesses d'une milliseconde sur des réseaux de fibres couvrant toutes les régions du cerveau. Presque à chaque instant, le cerveau du cerveau est au téléphone avec son Helsinki, La Paz et Kampala sont en conférence. On pense que ces circuits d'activité sous-tendent certains des plus grands mystères du cerveau: comment stocker et rappeler des souvenirs; comment nous ressentons les émotions; comment les neurones encodent les données de nos sens et comment ils utilisent ces données pour orchestrer un comportement; comment ces circuits changent chez les personnes atteintes de maladies psychiatriques et neurologiques.

Jusqu'à tout récemment, les scientifiques ne pouvaient enregistrer que quelques centaines de neurones à la fois, même chez les animaux de laboratoire. Ils l'ont fait en enfonçant des électrodes dans chacune de ces cellules. Mais plus vous essayez de détecter les cellules en même temps, plus vous risquez de tuer l’animal ou de court-circuiter vos appareils électroniques. Bien sûr, les machines fonctionnelles d’IRM permettent d’imager tout le cerveau, mais elles suivent le taux d’oxygène dans le sang, et non l’activité électrique, et la résolution est bien trop grossière pour l’étude des circuits au niveau cellulaire. C'est pourquoi le papier Nature 2012 de Engert sur le bébé poisson-zèbre de la taille d'un cil a atterri avec une éclaboussure de baleine. Son équipe avait trouvé un moyen d'enregistrer l'intégralité du cerveau d'un animal avec le balayage d'une IRMf et la précision cellule par cellule des électrodes.

Le poisson zèbre est un mien d'eau douce originaire des ruisseaux qui sillonnent à travers les rizières le long du Gange, en Inde et au Bangladesh. En Occident, les poissons à rayures bleues et dorées sont mieux connus comme étant votre espèce d'aquarium de base. Dans les années 1970, les scientifiques ont vu dans ces créatures discrètes les ingrédients du prochain grand animal de laboratoire. Le poisson zèbre se reproduit rapidement, coûte peu et possède des gènes faciles à manipuler. Et pendant les premiers jours de leur vie, le poisson-zèbre, le cerveau à la queue, est transparent. Les scientifiques ont compris plus tard que pour lire dans l’esprit du bébé poisson zèbre, il suffisait de regarder.

Après des années d'essais et d'erreurs, Engert et les membres de son laboratoire ont mené une expérience déchaînée. Engert le nom de code «Fish in The Matrix», d'après la trilogie de films de science-fiction sur des personnes qui pensent vivre des vies ordinaires, mais qui sont en fait enfermées dans des capsules, connectées à une machine de réalité virtuelle. L’expérience visait à répondre à une question fondamentale: que se passe-t-il dans le cerveau des bébés poissons-zèbres à mesure qu’ils apprennent?

Au début, il n’était pas évident que quiconque puisse enseigner quelque chose à un bébé poisson-zèbre. Engert et ses collègues ont essayé pendant des années de provoquer des changements de comportement durables en donnant au poisson de légers chocs ou en le récompensant avec de l'alcool ou de la cocaïne, le tout en vain. Mais, par instinct, le poisson-zèbre nage à contre-courant, réflexe qui l’empêche de se laisser emporter dans une rizière ou, pire, de partir en mer. Et si les scientifiques pouvaient faire croire aux poissons que ce réflexe câblé ne fonctionnait pas correctement? Le poisson apprendrait-il à s'adapter?

Les chercheurs ont obtenu une lignée de poisson zèbre génétiquement modifié dont les neurones clignotent en vert lorsqu’ils tirent; les cellules produisent un colorant fluorescent qui brille davantage en présence d'ions calcium, qui pénètrent lors du déclenchement de la cellule. Le poisson devait être immobile, pour que les éclairs verts ne se brouillent pas au microscope et aient toujours l'illusion de liberté.

Engert et deux de ses postdocs, Misha Ahrens et Ruben Portugues, ont paralysé le poisson avec une toxine de venin de serpent et l'ont suspendu dans de l'eau dans une boîte de Pétri transparente. Pour imiter l'expérience visuelle de nager dans un ruisseau, ils ont placé un écran de projection sous la boîte de Pétri et affiché un ensemble de barres en mouvement. Des électrodes connectées aux nerfs de la queue du poisson, les chercheurs ont deviné ce que le cerveau disait à la queue de faire, même si la queue elle-même ne pouvait pas bouger. Un ordinateur a ralenti les barres lorsque le poisson a effleuré - ou a pensé qu'il agissait - sa queue, de sorte qu'il obtienne un signal visuel indiquant qu'il réussissait à tenir sa place dans l'eau en mouvement.

Puis vint le lavage de cerveau. Lorsque le poisson a «nagé», les chercheurs ont trop ralenti les barres ou inversé leur course, dans le but de faire croire à l'animal que sa queue était devenue super puissante. Ou bien ils ont fait ralentir les barres trop peu, faisant croire au poisson que sa queue était anormalement faible. Dans chaque cas, le poisson compensait, en diminuant ou en augmentant le nombre de queues de sa queue: tout ce qu'il fallait pour rester dans le flux virtuel. Le poisson-zèbre, après chaque poisson-zèbre, a non seulement recalibré ses mèches de queue, mais il s'est souvenu de le faire: ils ont appris. Lorsque les scientifiques ont accordé une pause de dix secondes au poisson, puis ont rétabli le réglage réaliste de la vitesse de la barre, le poisson a commencé par cingler sa queue, comme si elle était encore trop forte ou trop faible.

(Samuel Velasco / Infographie 5W) (Samuel Velasco / Infographie 5W) Le cerveau du poisson zèbre pendant la natation (Florian Engert) Le cerveau du poisson zèbre lors d'une stimulation visuelle seule (Florian Engert) Le poisson zèbre est populaire parmi les biologistes du développement depuis les années 1970. Le poisson pond de 100 à 200 œufs par semaine, ce qui donne aux larves un cinquantième de la taille indiquée ici. (Adam Parslow / Heath Laboratory, Institut de recherche médicale Walter et Eliza Hall)

Les vidéos des 100 000 neurones du poisson, filmées à l'aide d'un microscope très puissant, montrent des champs d'un vert brillant, scintillant dans des zones associées à la vision, au mouvement et à l'apprentissage. Il convient de noter en particulier un ensemble de cellules cérébrales qui n’avaient aucun lien clair avec la vision ou les mouvements, et qui n’apparurent que lorsque le poisson réalisa que sa queue était plus faible ou plus forte que prévu. Engert a théorisé que ces cellules ont joué un rôle dans la «détection» ou la «détection d'erreur».

Le papier de l'équipe a marqué un certain nombre de percées, mais c'est la merveille technique de l'enregistrement cérébral qui a le plus attiré l'attention. Jamais auparavant les scientifiques n'avaient imaginé l'activité de tous les neurones d'un animal vivant. «La technologie était là pour faire cette expérience, mais personne ne l’avait fait», m’a dit Joseph Fetcho, professeur à Cornell, qui a réalisé de nombreuses avancées majeures dans le domaine des neurosciences du poisson zèbre. «Seul Florian était assez cinglé. C'est en quelque sorte son approche de la vie qui s'appelle «Go big or go home».

**********

Lorsque je me suis présenté au laboratoire d'Engert, au deuxième étage du bâtiment BioLabs de Harvard, il m'a salué et m'a dit: «Je vais vous montrer quelque chose de vraiment drôle.» Il m'a conduit hors du bâtiment et sur un chemin asphalté. porte de la Harvard Divinity School. Une carte plastifiée sur le cadre de la porte indiquait: «Il est interdit de fumer dans les 25 pieds de l'entrée du bâtiment». Mais sur la porte elle-même, il y avait un autre signe: «Pas une entrée».

Il observa mon visage pour m'assurer que je notais comment on pouvait lire le deuxième signe de manière à nier le premier. Puis il éclata de rire titillant et aigu. Quand j'ai demandé si je pouvais prendre une photo, il a acquiescé avec empressement, s'assurant que les deux signes étaient toujours visibles. Puis il a allumé une cigarette American Spirit, a fait fumer de la fumée dans les combles de Divinity Hall et a montré à la caméra son meilleur sourire de vilain garçon.

Engert me mettait en scène, en miniature, une de ses personnalités publiques préférées: le rateau dans une comédie de manières, le charmeur dont le mauvais comportement est si finalement inoffensif que seuls ses accusateurs ont l’air idiot à la fin. Les histoires qu'il aime à raconter sur lui-même impliquent toutes des évasions étroites d'une variété ou d'une autre de fussbudget ou de prude. Harvard, avec sa réputation sacrée, ses grands egos et ses impératifs de mode tweedy, lui offre une feuille particulièrement efficace. Lorsque des collègues se sont plaints d'avoir patiné dans le bâtiment des BioLabs, le personnel de maintenance a affiché des panneaux «Pas de patin à roues alignées». Ils sont descendus après son entrée en fonction.

Un après-midi, j’ai remarqué un fouet en cuir à manche en bois derrière le bureau d’Engert. Quand j’ai demandé ce qu’il faisait, il l’a saisi, s’est levé et a déclenché une fissure déchirante qui a fait sortir deux étudiants surpris de leurs études. "Vous voyez comment ils réagissent, comment ils travaillent soudainement plus vite?" Plaisanta-t-il. En vérité, quelqu'un le lui a donné avec ironie. Engert est connu pour la très longue laisse qu'il donne aux membres du laboratoire. Selon lui, la science la plus inventive se situe dans un environnement dans lequel de brillants penseurs indépendants ont toute latitude pour poursuivre leurs idées les plus fantaisistes, même si elles échouent.

Adam Kampff, étudiant en astrophysique au baccalauréat, préparait un doctorat en neuroscience en 2002 quand Engert lui donna une carte de crédit de Harvard et lui recommanda de construire le laboratoire d'un microscope à deux photons, un appareil laser et des miroirs dont l'assemblage nécessit magnum de dextérité technique. Les microscopes, qui émettent deux impulsions de lumière infrarouge en un point unique, sont appréciés pour la netteté des images qu’ils prennent de cellules colorées par fluorescence, comme ceux qui clignotent en vert chez le poisson zèbre génétiquement modifié.

Engert s'est ensuite rendu à Berkeley, où il venait de terminer une bourse de recherche postdoctorale, afin de pouvoir rentrer à Cambridge en moto avec son croiseur Honda Shadow.

«Pendant son absence, je pense avoir dépensé environ 300 000 dollars», m'a dit Kampff. "En regardant en arrière, vous allez, 'Attendez, c'est fou' ', a déclaré Kampff, qui est resté pour un doctorat et un post-doctorat avec Engert et est maintenant directeur de laboratoire au Sainsbury Wellcome Center, un institut de recherche en neurosciences de l'University College London. "Mais c'était la meilleure chose qui me soit arrivée."

Lors de la conférence publique de 2009 que Engert a prononcée dans le cadre de son mandat, un collègue lui a conseillé de ne pas porter la chemise de muscle et de se déguiser. Engert l'a fait - en lederhosen. Lorsqu'il monta sur scène en short en cuir et en chaussettes aux genoux, il assura la salle de conférence pleine à craquer que contrairement aux apparences, il avait pris à cœur l'avis de son collègue. «C’est la tenue vestimentaire des tribus bavaroises», a déclaré Engert, alors que la salle était inondée de rire, «et qu’elle témoigne du plus grand respect pour tout public.»

**********

Florian était autrefois un casanier silencieux et dévorant de bandes dessinées, explique sa sœur Katharina. Les deux hommes ont grandi dans le district de Schwabing à Munich, une enclave de Bohême animée par des étudiants des universités voisines. Leur père était un boulanger qui avait fondé une chaîne de crèmes glacées locale et leur mère avait vendu le salon de coiffure de sa famille pour élever les enfants. Pendant un moment, ils ont tous vécu au-dessus du navire amiral Engert Ice. Les enfants venaient toujours, mais «tu ne savais pas s'ils étaient tes amis à cause de la glace ou parce qu'ils t'aimaient», explique Katharina, aujourd'hui médecin de premier recours à Munich.

Quand Engert était au lycée, leur père, inquiet pour ses notes en anglais, l'envoya à Londres pour une année d'étude linguistique. Engert est rentré à la maison extraverti et assuré. Il se retrouva bientôt dans une foule de soi-disant nihilistes de la guerre froide qui croyaient qu'il était temps de vivre, car une catastrophe nucléaire risquait d'anéantir la race humaine avant que l'un d'entre eux n'atteigne l'âge de 30 ans.

Engert suscitait de grandes questions sur les origines de l'univers, et la physique semblait avoir des réponses. À sa dernière année à l'Université Ludwig Maximilians de Munich, cependant, les deux piliers du domaine, les particules élémentaires et l'astrophysique, se sentaient «trop éloignés de la vie quotidienne», m'a-t-il dit. Le voisin voisin de sa famille était un chercheur en neurosciences. Il a expliqué à Engert que les neurosciences avaient besoin de physiciens, que l'avenir du domaine dépendait de l'invention de nouveaux outils pour scruter le cerveau.

En tant qu'étudiant diplômé et chercheur postdoctoral à l'Institut Max Planck de neurobiologie près de Munich et à l'Université de Californie, Engert a créé des outils pour d'importantes découvertes sur la manière dont les neurones chez les rats et les têtards se modifient en réponse à la stimulation visuelle et électrique - des changements cruciaux pour l'apprentissage et de la mémoire. Il a passé deux ans à concevoir un microscope à deux photons personnalisé dont le laser, s'il était mal utilisé, pouvait zapper la rétine. Dans un geste typique, Engert a collé les lunettes de protection du laboratoire au mur avec un ruban adhésif et a placé au-dessus d'eux une pancarte indiquant «Seulement pour Wimps».

Son don de jongler entre travail et plaisir a alimenté sa part de commentaires intra-muros. En 2002, Mu-ming Poo, dans le laboratoire duquel Engert travaillait comme post-doctorant, écrivit une lettre critiquant les membres du laboratoire pour la paresse. "Il peut y avoir quelques rares chanceux, comme Florian, qui ... peuvent profiter de la vie pendant un moment et obtenir une offre d'emploi de Harvard", a écrit Poo. "Personne dans le laboratoire n'a le luxe de Florian à jouer."

**********

La Maison Blanche a lancé sa mission dans le domaine des neurosciences, connue sous le nom d’Initiative BRAIN (recherche sur le cerveau par le développement de neurotechnologies innovantes), avec une demande de 100 millions de dollars adressée au Congrès. Les Instituts nationaux de la santé ont octroyé 46 millions de dollars de subventions BRAIN l'automne dernier et des agences aussi différentes que la National Science Foundation, la Defense Advanced Research Projects et la Food and Drug Administration soutiennent des recherches alignées sur les objectifs de l'initiative. Dans le secteur privé, des entreprises telles que Google, GE et GlaxoSmithKline ont consacré plus de 30 millions de dollars à la mission.

Les scientifiques impliqués dans l'effort envisagent une approche d'escabeau, allant des vers ronds (300 neurones), des bébés poissons zèbres et des mouches à fruits (100 000 chacun) aux souris (75 millions) et aux singes (6 milliards pour le macaque) avant de dresser l'Himalaya de l'homme cerveau (près de 100 milliards). À certains égards, l’initiative se déroule actuellement sur tous ces fronts simultanément. Les scientifiques étudient des parties du cerveau humain tout en adoptant une approche plus holistique chez les animaux de laboratoire. Et ils expérimentent avec une panoplie d'outils - lasers, sondes ultra-minces, étiquettes chimiques, ultrasons de haute technologie, molécules activées par la lumière, IRMf de prochaine génération et scanners de TEP - dans l'espoir d'enregistrer à haute résolution depuis le cerveau non transparent.

Chun, qui a aidé à convaincre la Maison Blanche de lancer l'initiative BRAIN, a comparé le travail du poisson zèbre à un ascenseur express. «Nous étions toujours au premier étage et essayions de nous rendre au deuxième étage», dit-elle. «Alors, sorti de nulle part, nous sommes allés au dixième étage.»

Ce n’est que lorsque le texte d’Engert - et un autre, l’année suivante, de Misha Ahrens, qui a fait que la lecture de l’esprit du poisson-zèbre a énormément accéléré - que «nous avons pensé, OK, cette initiative pourrait être possible», a déclaré Chun. "Le pas de foi qu'ils ont fait était énorme."

Environ 80% des gènes liés à une maladie humaine ont une contrepartie chez le poisson zèbre. (Dr. Dominik Paquet / Université Rockefeller) Dans la dernière avancée en matière de cartographie cérébrale, des chercheurs du Howard Hughes Medical Institute marquent en permanence des neurones de déclenchement (magenta) dans un poisson-zèbre nageant librement. (Eric Schreiter, HHMI / Janelia Research Campus) Cette vue du cerveau du poisson zèbre, présentée par une équipe de l'University College London, montre les régions de rencontre des neurones (magenta) et des faisceaux d'axones (vert). (Tom Hawkins et Kate Turner au laboratoire Wilson de l'UCL dans le cadre de Zebrafishbrain.org)

Elle espère que les bénéfices pour la santé humaine, pour des conditions telles que l'épilepsie, pourraient se concrétiser d'ici cinq ans. Les traitements pour les maladies moins bien comprises - de la maladie de Parkinson à la maladie d'Alzheimer en passant par l'autisme, la schizophrénie et le trouble de stress post-traumatique - sont plus éloignés, mais à peine inaccessibles. En comparant le cerveau de personnes en bonne santé, cellule par cellule, à celui de personnes souffrant de troubles neuronaux, les scientifiques pourront peut-être isoler les circuits dont la panne préfigure la maladie. Ces découvertes pourraient stimuler le développement de nouveaux médicaments et thérapies. Le poisson zèbre, qui est un vertébré et a donc un cerveau similaire au nôtre, montre déjà le chemin. Ils sont utilisés pour tester des drogues et étudier la neurobiologie de l'abus d'anxiété, du sommeil et de l'alcool.

Engert, cependant, est heureux de laisser de telles poursuites à d'autres scientifiques. Il dit qu'il ne s'est jamais mis à l'image de l'activité dans chaque cellule du cerveau. Ce n'était qu'un ajout à l'expérience «Matrix» - une alouette pour faire taire un débat sur la possibilité d'un tel enregistrement. Il est motivé par des questions sans applications évidentes: comment un poisson-zèbre réagit-il à certains types de stimuli? Quels circuits neuronaux se déclenchent lorsque les poissons nagent, chassent ou fuient les prédateurs? Quelles expériences offrent le meilleur regard sur l'apprentissage du poisson zèbre?

Il souhaite que le public et les politiciens attachent de la valeur aux neurosciences pour les mêmes raisons que le télescope spatial Hubble, le Grand collisionneur de hadrons ou le rover martien. Aucune de celles-ci ne touche directement la vie quotidienne, mais elles sont financées car il est merveilleux de percer les mystères de l'univers. Il pense que cette quête sera retardée si l’initiative BRAIN est survendue. «Le problème, explique-t-il, est que si nous ne résolvons pas les maladies d'Alzheimer et de Parkinson, il semblerait que nous ayons échoué dans notre tâche et que les gens enlèveront l'argent et diront:« Bon essai, pas de cigare ».

En ce qui concerne les questions philosophiques soulevées par ce travail - si l’étude du cerveau nous apprendra quelque chose sur la nature de la conscience humaine ou sur l’idée d’une âme; si la science réduira un jour le contenu de notre humanité à un calcul froid de code algorithmique - il est agnostique.

Nous nous sommes rencontrés un soir à la maison pourpre brillante où il vit avec Polina Kehayova, une chercheuse en matière de drogue qui travaille au noir comme soprano du Boston Symphony, et leur fille de six ans. Au sujet du ragoût de lentilles, Engert a rappelé une chose que le linguiste du MIT, Noam Chomsky, avait un jour déclarée: "Si nous ne pouvons pas expliquer pourquoi un cafard décide de tourner à gauche, comment pouvons-nous expliquer pourquoi un être humain décide de faire quelque chose?"

«Même l'insecte le plus bas est un instrument spectaculairement bien adapté, plus compliqué et plus intéressant que n'importe quel ordinateur», m'a-t-il dit. "Je veux dire, ne voudriez-vous pas savoir comment fonctionne son cerveau?"

Après quelques jours avec Engert, j'ai fait quelques progrès dans le fonctionnement de son cerveau. Il s’avère que ses objectifs ne sont pas aussi maladroits qu’il le prétend parfois, même si ses motivations sont différentes. Les images en direct de tous les neurones clignotants d'un cerveau pourraient avoir un pouvoir considérable, a-t-il déclaré, si les scientifiques voyaient aussi les fils: les fines fibres le long desquelles les neurones envoient des signaux. Vous saurez alors si des neurones spécifiques se parlent - et peut-être aussi ce qu'ils disent.

Un après-midi sur le campus, Mariela Petkova, une des étudiantes diplômées d'Engert, m'a traversée dans une cour jusqu'au laboratoire de Jeff Lichtman, professeur de biologie moléculaire et cellulaire. Dans une pièce sans fenêtre, tout un cerveau de poisson zèbre avait été rigidifié avec de la résine et découpé au couteau diamant en 30 000 tranches très fines. Des microscopes électroniques à balayage numérisent chacune des tranches, et huit étudiants de premier cycle et plusieurs volontaires - y compris la mère de Petkova, via Internet en Bulgarie - repèrent les «fils» neuronaux à la main, de coupes en coupes. Une autre professeure, Constance Cepko, effectuera des recherches supplémentaires en observant comment les virus fluorescents se propagent dans le cerveau. Une fois le schéma de câblage terminé, Engert y déposera sa carte des neurones clignotants. Haim Sompolinsky, théoricien, analysera ensuite les flux de trafic neuronal à travers les câbles, à la recherche de principes liant ces modèles de trafic à des comportements spécifiques de poissons.

Quand le travail d'Engert sera terminé, ce qui, selon lui, pourrait prendre 20 ans, il n'aura rien de plus, ni moins, de glorieux qu'un "poisson virtuel": un logiciel qui imite le fonctionnement complet d'un cerveau de poisson zèbre. Les scientifiques peuvent composer n’importe quel mélange d’intrants sensoriels (température de l’eau, lumière, trajet d’une proie ou d’un prédateur à proximité). Les algorithmes du logiciel montreraient non seulement comment un vrai poisson réagirait, mais ce qui se passait dans son cerveau, une milliseconde à la seconde. milliseconde et cellule par cellule, avant de le faire.

Il aura compris, essentiellement, pourquoi le poisson zèbre tourne à gauche.

**********

Le vendredi matin, le laboratoire d'Engert est le seul élément de structure à prendre en compte: la réunion hebdomadaire à laquelle toutes les mains sont réservées, au cours de laquelle 20 étudiants des cycles supérieurs et post-doctorants se font un compte rendu de leurs recherches. Le vendredi, à la mi-décembre, lorsque j'étais dans les parages, Engert a enfilé un t-shirt avec une image de Snoopy en flexion d'un biceps et les mots «Welcome to the Gun Show».

Le professeur s'assit à la tête de la table et sautilla sur la chaise pneumatique, comme un enfant qui rigole au bureau d'un parent. "Wow, " dit-il. "Je sens que je suis en charge."

Mais tout aussi rapidement, il se glissa hors de la chaise et dans un coin de la pièce où il assuma un rôle moins souvent perçu en public: celui de la pom-pom girl silencieuse et patiente de ses chercheurs, des explorateurs hors piste qu’il équipe dépêches - appelez quand vous le pouvez! - dans les champs d'étoiles de l'esprit.

Les jeunes hommes et femmes se sont relayés pour parcourir les diapositives de leur dernier travail sur le poisson zèbre: Voici les neurones qui clignotent lorsque le poisson subit un choc modéré. Ici, le visuel rappelle leur cerveau pour estimer le mouvement. Ici, une caméra haute vitesse sur une fraiseuse à l'envers, un nouvel outil qui pourrait bientôt permettre aux membres du laboratoire de suivre l'activité cérébrale des poissons nageant librement.

Engert a posé quelques questions douces, mais surtout des encouragements: «Incroyable!» «Très belle, la bête en action!» «Regardez ça! Perception, cognition et conscience ici. L'âme du poisson! "

Un étudiant diplômé a souligné que les patins à roues alignées de chaque pied d'Engert étaient de couleurs et de marques différentes. Engert décolla les patins pour révéler des chaussettes: grises d'un pied, noires de l'autre. Puis il enleva ses chaussettes. Sur son pied gauche, le gros ongle était peint en rouge et les autres en violet. Sur son pied droit, le gros ongle était violet et les autres rouges. Lorsque sa fille avait épuisé les orteils de sa mère lors d'une récente expérience de vernis à ongles, son père lui avait offert les siennes.