Des chercheurs de l'Institut de neurosciences de la Timone apportent un éclairage théorique nouveau sur une illusion visuelle découverte dès le début du XXème siècle. Elle restait incomprise alors qu'elle pose des questions fondamentales sur la manière dont notre cerveau représente les évènements dans l'espace et dans le temps. Cette étude parue le 26 janvier 2017 dans la revue PLOS Computational Biology, montre que la solution se situe dans les mécanismes prédictifs intrinsèques aux traitements neuronaux de l'information.
Les illusions visuelles sont toujours aussi populaires: de façon quasi magique, elles peuvent faire apparaitre des objets là où on ne les attend pas... Elles sont aussi d'excellentes occasions de questionner les contraintes de notre système perceptif. De nombreuses illusions sont basées sur le mouvement, comme par exemple, l'illusion du flash retardé. Observez un point lumineux qui se déplace sur une trajectoire rectiligne. Si un second point lumineux est flashé très brièvement juste au dessus du premier, le point en mouvement sera toujours perçu en avant du flash alors que leurs deux positions horizontales sont rigoureusement identiques.
Traiter l'information visuelle prend du temps et même si ces délais sont remarquablement brefs, ils ne sont cependant pas négligeables et le système nerveux doit les compenser. Pour un objet qui se déplace de façon prédictible, le réseau neuronal peut inférer sa position la plus probable en tenant compte de ce délai de traitement. Pour le flash, par contre, cette prédiction ne peut s'établir car son apparition est imprévisible. Ainsi, alors que les deux cibles sont alignées sur la rétine au moment du flash, la position de l'objet en mouvement est anticipée par le cerveau afin de compenser le délai de traitement: c'est ce traitement différencié qui provoque l'illusion du flash retardé.
Les chercheurs montrent que cette hypothèse permet également d'expliquer les cas où cette illusion ne fonctionne pas: par exemple si le flash a lieu à la fin de la trajectoire ou si la cible rebrousse chemin de façon imprévue. Dans ce travail, l'innovation majeure consiste à utiliser la précision de l'information dans la dynamique du modèle. Ainsi, la position corrigée de la cible en mouvement est calculée en combinant le flux sensoriel avec la représentation interne de la trajectoire, toutes deux existant sous la forme de distributions de probabilités. Manipuler la trajectoire revient à changer la précision, et donc le poids relatif de ces deux informations lorsqu'elles sont combinées de façon optimale afin de connaître où se trouve un objet au temps présent. Les chercheurs proposent d'appeler parodiction (du grec ancien paros, le présent) cette nouvelle théorie qui joint inférence Bayesienne et prise en compte des délais neuronaux.
Malgré la simplicité de cette solution, la parodiction comporte des éléments qui peuvent sembler contre-intuitifs. En effet, dans ce modèle, le monde physique environnant est considéré comme "caché", c'est-à-dire qu'il ne peut être deviné que par nos sensations et notre expérience. Le rôle de la perception visuelle est alors de délivrer à notre système nerveux central l'information la plus probable malgré les différentes sources de bruit, d'ambiguïté et de délais temporels.
Selon les auteurs de cette publication, le traitement visuel consisterait en une "simulation" du monde visuel projeté au temps présent, et ceci avant même que l'information visuelle ne puisse effectivement venir moduler cette simulation, la confirmant ou l'infirmant. Cette hypothèse qui semble relever de la "science-fiction" est actuellement testée avec des modèles de réseaux neuronaux hiérarchiques plus détaillés et biologiquement plausibles qui devraient permettre de comprendre encore mieux les mystères sous-jacents à notre perception. Les illusions visuelles n'ont vraiment pas fini de nous étonner !
(Figure: Dans l'illusion visuelle du flash retardé, un point en mouvement (le point rouge, en haut) est perçu en avant par rapport à un point flashé (en vert en bas), même si ils sont alignés verticalement à l'instant du flash. Depuis la découverte de cette illusion, les débats ne sont pas clos quant à l'origine du traitement différencié des deux points. Dans cette étude, il est proposé que ce décalage de position soit dû à un mécanisme prédictif dont le but est normalement de compenser les délais de traitement de l'information visuelle. En utilisant l'information sur le mouvement du point, du début de la trajectoire jusqu'au moment du flash, la position du point est donc "anticipée" pour correspondre au plus près à la position réelle au temps présent.)

Les corneilles se rassemblent autour de leur camarade décédé pour mieux se "familiariser" avec le danger.
Pour les humains, la découverte d'un membre mort de notre propre espèce (congénère) est une indication évidente et alarmante de danger. Il semble donc intuitif que d'autres animaux, pour ces raisons ou d'autres, considèrent la découverte d'un congénère mort aussi significatif. Pourtant, très peu d'animaux réagissent à leurs morts de manière observable et quantifiable. Ceux qui le font, comme les éléphants, les dauphins, les singes ou les corbeaux/ corneilles, sont par conséquent une précieuse source autant de curiosité, que d'indices sur notre propre évolution en tant qu'êtres humains.
Les corvidés sont connus pour se comporter bizarrement face à la mort d'un de leur congénère : ils se rassemblent et piaillent/ croassent bruyamment à proximité. L'idée que cela fait partie d'une sorte de rituel funéraire a souvent été proposée. Mais ce qu'ils font réellement est resté un mystère et les scientifiques n'avaient que quelques anecdotes rapportées d'un tel comportement. Une équipe a ainsi décidé de savoir pourquoi ces volatiles agissent avec tant d'attention autour de leurs congénères morts.
Pour ce faire, ils ont mis en place une expérience novatrice, en se basant sur de précédentes recherches, notamment par celles menées par John Marzluff de l'université de Washington à Seattle, qui ont révélé que les corbeaux se souviendront d'un individu apparemment dangereux. Non seulement, ils ne l'oublieront pas, mais transmettront leur savoir à leur congénère et tous ensembles râleront bruyamment à la vue de la douteuse face, et cela sur plusieurs années. Pour éviter tout véritable harcèlement de la part des corbeaux, dans la "vraie vie", le visage des chercheurs fut recouvert d'un masque en latex.
En utilisant un déguisement similaire, pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont introduit un individu masqué dans une zone où des corneilles (Corvus brachyrhynchos) savaient qu'elles obtiendraient une friandise de l'expérimentatrice, Kaeli Swift, également de l'université de Washington.
En apportant des friandises, elle a joué le rôle de la gentille chercheuse. Mais l'individu masqué tenait le rôle du méchant, en arrivant sur la scène en tenant une corneille morte "comme un plat de hors-d'oeuvre" (image d'entête). Ce sinistre individu devait se tenir à la même place, sans bouger, pendant 30 minutes.
Le premier jour que cette personne masquée est apparue, les corneilles ont évité la nourriture que Swift avait posée. Au lieu de cela, elles ont râlé et se sont engagées dans des comportements de harcèlement à distance. Les corneilles se sont rassemblées en de grands groupes afin d'apparaître menaçantes face au prédateur potentiel.
Dans ce cas, le harcèlement avait plus d'un but, selon les chercheurs. Cela inclut "châtier le prédateur, en affichant une position dominante ou l'apprentissage social de la personne ou du lieu dangereux". Si un faucon était placé à côté du cadavre de la corneille, elles étaient encore plus susceptibles d'éviter la nourriture, indiquant qu'elles croyaient que le faucon était le danger. Lorsque la personne masquée revint le lendemain, même sans une corneille morte, elles évitaient encore la nourriture.
Ces résultats montrent que les corneilles vont éviter une zone ou une chose qui est considérée comme dangereuse pour leur propre espèce. En d'autres termes, elles savent ce qu'est la mort et savent la craindre.
Cela nous apprend que les corvidés voient la mort, au moins en partie, comme un "moment d'enseignement" pour emprunter une phrase anthropomorphique. C'est un signal de danger et le danger est quelque chose à éviter.
Et cette peur d'une situation potentiellement mortelle les poursuit. Même 6 semaines plus tard, plus d'un tiers des 65 paires de corneilles ont continué de répondre de cette façon.
L'étude est dans la même lignée que celles qui ont essayé de mieux comprendre comment les animaux réagissent à leur congénère mort. Les Geais buissonniers, qui sont de la même famille (corvidés), ont également été observés tenir ce type de "funérailles" quand ils voient un camarade mort. Mais alors que les geais répondront également négativement face à d'autres espèces d'oiseaux morts de la même taille, les corneilles ne le font pas. Si la personne masquée tendait un pigeon mort à la place, les corneilles ne semblaient pas aussi dérangées.
Ces résultats soulignent l'importance de leur mémoire dans l'apprentissage et la mémorisation du détail des visages humains. C'est une compétence qui leur permet de faire la différence entre un humain inoffensif, d'un potentiellement dangereux.

Les graines héritent des souvenirs de leur mère Des chercheurs de l'UNIGE démontrent que le contrôle maternel et environnemental de la dormance des graines s'effectue via des mécanismes épigénétiques inédits. Les graines restent dans un état de dormance - un blocage temporaire de leur croissance - tant que les conditions environnementales ne sont pas idéales pour germer. La profondeur de ce sommeil, qui est influencée par différents facteurs, est héritée de leur mère, comme l'avaient montré des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE). Ils révèlent aujourd'hui dans la revue eLife comment cette empreinte maternelle est transmise grâce à de petits fragments d'ARN dits 'interférents', qui inactivent certains gènes. Les biologistes dévoilent également qu'un mécanisme similaire permet de transmettre une autre empreinte, celle des températures présentes au cours du développement de la graine. Plus cette température était basse, plus le niveau de dormance de la graine sera élevé. Ce mécanisme permet à la graine d'optimiser le moment de sa germination. L'information est ensuite effacée dans l'embryon germé, pour que la génération suivante puisse stocker de nouvelles données sur son environnement. La dormance est mise en oeuvre pendant le développement des graines dans la plante mère. Cette propriété permet aux graines de germer pendant la bonne saison, d'éviter que tous les rejetons d'une plante se développent au même endroit et entrent en compétition pour des ressources limitées, et favorise la dispersion des plantes. Les graines perdent également leur dormance à des échéances variables. "Des sous-espèces d'une même plante peuvent avoir différents niveaux de dormance selon les latitudes sous lesquelles elles sont produites, et nous voulions comprendre pourquoi", explique Luis Lopez-Molina, professeur au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Le gène paternel est réduit au silence Comme tous les organismes ayant une reproduction sexuée, la graine reçoit deux versions de chaque gène, un allèle maternel et un allèle paternel, qui peuvent avoir des niveaux d'expressions différents. Les biologistes de l'UNIGE avaient montré en 2016 que les niveaux de dormance d'Arabidopsis thaliana (l'Arabette des Dames), un organisme-modèle utilisé en laboratoire, sont hérités de la mère. En effet, chez la graine, le niveau d'expression d'un gène régulateur de dormance appelé allantoinase (ALN) est le même que celui de l'allèle maternel. Ceci implique que c'est l'allèle maternel d'ALN qui est principalement exprimé, au détriment de l'allèle paternel. Dans l'étude actuelle, les chercheurs montrent que cette empreinte maternelle est transmise par un mécanisme épigénétique, qui influence l'expression de certains gènes sans en modifier la séquence. L'allèle paternel d'ALN est 'réduit au silence' par des modifications biochimiques appelées méthylations, qui sont effectuées dans la région promotrice du gène afin de l'inactiver. "Ces méthylations sont elles-mêmes le résultat d'un processus dans lequel sont impliqués différents complexes d'enzymes et de facteurs, ainsi que de petits fragments d'ARN dits 'interférents'. Il s'agit d'un exemple inédit d'empreinte génomique, car elle se fait en l'absence de l'enzyme habituellement responsable de la méthylation", détaille Mayumi Iwasaki, chercheuse au sein du groupe genevois et première auteure de l'article. L'empreinte du froid passé empêche l'éveil de la graine Les conditions environnementales présentes pendant la formation de la graine laissent aussi leur empreinte, car son niveau de dormance augmente avec une baisse des températures. "Nous avons découvert que, dans ce cas, les deux allèles du gène ALN sont fortement réprimés dans la graine. Ceci est dû à un mécanisme épigénétique semblable, mais dont les acteurs ne sont pas tous identiques à ceux qui opèrent pour réduire l'allèle paternel au silence", expose Luis Lopez-Molina. Cette empreinte du froid permet à la graine de conserver des informations sur les températures passées pour les inclure dans le choix du moment optimal de germination. Après la germination, le gène ALN est à nouveau réactivé dans l'embryon. La mémoire du froid sera ainsi effacée, ce qui permet de remettre les compteurs à zéro pour la génération suivante. "Etudier comment les facteurs maternels et environnementaux provoquent l'éveil des graines dormantes est d'une importance cruciale pour l'agriculture, notamment pour prévenir une germination précoce dans un environnement soumis aux changements climatiques", conclut Mayumi Iwasaki. L'enjeu au niveau écologique est, lui aussi, majeur, car l'augmentation des températures pourrait diminuer la dormance de la banque de semences et modifier ainsi la répartition des espèces végétales sous une latitude donnée. Ceci entraînerait de multiples conséquences, directe et indirectes, pour les espèces animales et végétales indigènes. Internet,

Google a franchit une étape spectaculaire : un ordinateur quantique pulvérise 47 ans de calculs en quelques secondes

La technologie quantique franchit une nouvelle étape spectaculaire. Google a récemment annoncé une avancée majeure : un ordinateur quantique capable d’effectuer en quelques secondes des calculs que les superordinateurs classiques mettraient 47 ans à résoudre. Cette prouesse technologique ouvre un nouveau chapitre dans l’histoire de l’informatique, avec des implications potentielles pour de nombreux domaines.

Qu’est-ce que l’informatique quantique ?

L’informatique quantique repose sur les principes de la mécanique quantique, une branche de la physique qui explore les comportements des particules à l’échelle subatomique. Contrairement aux ordinateurs traditionnels, qui fonctionnent avec des bits pouvant être soit 0 soit 1, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits. Grâce au phénomène de superposition, un qubit peut exister simultanément dans plusieurs états, augmentant de manière exponentielle la capacité de calcul.

Un autre principe fondamental de cette technologie est l’intrication. Deux qubits intriqués partagent un lien si profond que l’état de l’un influe immédiatement sur l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ces propriétés permettent aux ordinateurs quantiques de traiter des problèmes complexes que les machines traditionnelles peinent à résoudre.

Les capacités révolutionnaires de Sycamore

Google a présenté son dernier processeur quantique, Sycamore, doté de 70 qubits. Cette mise à jour représente un bond considérable par rapport à son précédent modèle de 53 qubits. Avec une capacité multipliée par plus de 241 millions, ce processeur atteint une puissance de calcul jamais vue.

Un exemple frappant ? L’ordinateur quantique de Google peut effectuer en quelques secondes des calculs qui nécessiteraient des décennies sur Frontier, le superordinateur classique le plus rapide à ce jour, basé dans le Tennessee.

Une révolution pour la recherche scientifique

Grâce à cette puissance, les chercheurs pourront aborder des problématiques complexes, comme :

- La découverte de nouveaux médicaments : en simulant des interactions moléculaires impossibles à modéliser avec des ordinateurs classiques.

- La résolution de problèmes environnementaux : en modélisant des systèmes climatiques complexes pour prédire et atténuer les effets du changement climatique.

- L’optimisation industrielle : en calculant des solutions optimales pour des réseaux logistiques, énergétiques, ou financiers.

 Les défis de l’informatique quantique

Malgré ses promesses, cette technologie n’est pas exempte de défis. Les qubits sont extrêmement sensibles aux perturbations environnementales, un phénomène appelé décohérence. Cela rend leur manipulation complexe et limite la durée pendant laquelle ils peuvent effectuer des calculs fiables.

Un autre obstacle majeur est la correction d’erreurs. Contrairement aux bits classiques, les qubits sont sujets à des erreurs fréquentes. Développer des méthodes de correction efficaces reste une priorité pour rendre ces machines véritablement opérationnelles.

Une menace pour lacybersécurité

Les ordinateurs quantiques représentent également un risque pour les systèmes de cryptage actuels. Ils pourraient théoriquement casser des clés de chiffrement en un temps record, mettant en danger la sécurité des données sensibles. Paradoxalement, la même technologie pourrait ouvrir la voie à des méthodes de cryptage plus robustes, comme la cryptographie quantique.

Vers une suprématie quantique

Google affirme avoir atteint une étape appelée suprématie quantique, où un ordinateur quantique dépasse les capacités des superordinateurs classiques. Cette déclaration suscite des débats dans la communauté scientifique. Pourtant, des experts comme Steve Brierley, PDG de Riverlane, considèrent cette avancée comme un tournant décisif.

D’autres, comme le professeur Winfried Hensinger de l’Université du Sussex, soulignent que des progrès importants restent à faire, notamment dans la réduction des erreurs et l’allongement de la cohérence quantique.

Perspectives d’avenir

Le domaine de l’informatique quantique est en pleine effervescence. Des géants technologiques tels qu’IBM, Microsoft et Google, ainsi que de nombreuses startups, investissent massivement dans cette course. Si les défis actuels sont surmontés, les applications potentielles sont immenses, touchant des secteurs aussi variés que la médecine, l’intelligence artificielle et la gestion énergétique.

L’impact à long terme

Dans un futur proche, l’informatique quantique pourrait révolutionner notre manière d’aborder des problèmes complexes. Cependant, l’adoption à grande échelle dépendra de la capacité à rendre cette technologie accessible, stable et économiquement viable.

Google a ouvert une nouvelle voie en démontrant la puissance des ordinateurs quantiques. Bien que de nombreux défis subsistent, ces machines pourraient bientôt transformer des industries entières et redéfinir les limites de l’innovation scientifique. 



 

Les cellules souches cultivées dans l’espace présentent un avantage surprenant

Une découverte révolutionnaire dans l'espace ouvre de nouvelles perspectives pour la médecine régénérative. Les cellules souches cultivées en microgravité démontrent des capacités de régénération accrues. Cette avancée pourrait transformer notre approche du vieillissement et des maladies neurodégénératives. Quelles sont les implications pour l'avenir de la santé humaine ?

- L'apesanteur, catalyseur de régénération cellulaire

- un environnement de culture tridimensionnel plus naturel

- Perspectives thérapeutiques et défis futurs

Les cellules souches, véritables architectes de notre corps, ont toujours fasciné les scientifiques par leur capacité à se régénérer et à se transformer en divers types cellulaires. Une étude récente, menée par des chercheurs de la Mayo Clinic en Floride, vient de révéler un potentiel insoupçonné de ces cellules lorsqu'elles sont cultivées dans l'espace. Cette découverte, publiée dans NPJ Microgravity en novembre 2024, pourrait révolutionner notre compréhension de la régénération cellulaire et ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques.

L'apesanteur, catalyseur de régénération cellulaire

Les expériences menées à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS) ont mis en lumière un phénomène surprenant : la microgravité amplifie les capacités régénératives des cellules souches. Le Dr Abba Zubair, pathologiste à la Mayo Clinic, explique : « L'étude des cellules souches dans l'espace a révélé des mécanismes cellulaires qui seraient restés indétectables ou inconnus en présence de la gravité terrestre normale ».

Cette découverte ouvre des perspectives captivantes pour la recherche scientifique et ses applications cliniques potentielles. Les chercheurs ont observé que plusieurs types de cellules souches adultes, notamment les cellules souches mésenchymateuses (CSM), présentaient des avantages significatifs lorsqu'elles étaient cultivées en microgravité :

- meilleure gestion des réponses immunitaires ;

- réduction accrue de l'inflammation ;

- expansion cellulaire améliorée ;

- stabilité accrue de la réplication, même après le retour sur Terre.

(Photo) Cultivées en microgravité, les cellules souches évoluent dans un environnement semblable aux conditions de croissance du corps humain.  

Un environnement de culture tridimensionnel plus naturel

L'un des aspects les plus prometteurs de cette recherche réside dans la manière dont l'environnement spatial reproduit plus fidèlement les conditions de croissance cellulaire dans le corps humain. Le Dr Zubair souligne : " L'environnement spatial offre un avantage pour la croissance des cellules souches en fournissant un état tridimensionnel plus naturel pour leur expansion, qui ressemble étroitement à la croissance des cellules dans le corps humain ".

Cette approche contraste avec les cultures bidimensionnelles traditionnelles utilisées sur Terre, qui imitent moins efficacement les tissus humains. Le tableau suivant compare les deux environnements de culture :

Caractéristique                     Culture terrestre (2D)             Culture spatiale (3D)

Structure                               Plane                                      Tridimensionnelle

Imitation des tissus               Limitée                                     Proche du corps humain

Potentiel de régénération     Normal                                     Accru

Perspectives thérapeutiques et défis futurs

Les implications de cette découverte sont considérables pour le traitement de diverses pathologies. Les cellules souches cultivées dans l'espace pourraient offrir des solutions novatrices pour lutter contre :

- les accidents vasculaires cérébraux ;

- le cancer ;

- les maladies neurodégénératives comme la démence.

Toutefois, l'équipe de recherche souligne que ces travaux ne sont qu'un point de départ. De nombreux défis restent à relever pour transposer ces résultats en applications cliniques concrètes. La prochaine étape consistera à approfondir notre compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents à cette amélioration des capacités régénératives en microgravité.

Le Dr Zubair conclut avec enthousiasme : " Une perspective plus large sur les applications des cellules souches est possible à mesure que la recherche continue d'explorer l'utilisation de l'espace pour faire progresser la médecine régénérative ".

Cette avancée scientifique ouvre la voie à une nouvelle ère de la médecine spatiale, où l'apesanteur pourrait devenir un allié précieux dans notre quête d'une santé humaine améliorée et d'une longévité accrue.  

Notre univers existe à l'intérieur d'un trou noir d'un univers de dimension supérieure 

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se trouve au-delà de l'univers observable ? Et si notre univers n'était qu'une infime partie d'une réalité beaucoup plus vaste et complexe et qu'il se trouvait en fait à l'intérieur d'un trou noir ?

Qu'est-ce qu'un trou noir ?

Un trou noir est une région de l'espace où la gravité est si forte que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière. Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, les trous noirs se forment lorsque des étoiles massives s'effondrent à la fin de leur cycle de vie. La singularité qui en résulte est un point de densité infinie et de volume nul, où les lois de la physique s'effondrent.

Des scientifiques découvrent un lien possible entre le cerveau humain et le cosmos à l'échelle quantique

La limite d'un trou noir s'appelle l'horizon des événements, elle marque le point de non-retour pour tout ce qui la traverse. La taille de l'horizon des événements dépend de la masse du trou noir. Par exemple, un trou noir ayant la masse du soleil aurait un horizon des événements d'environ 3 kilomètres de rayon.

Comment notre univers peut-il se trouver à l'intérieur d'un trou noir ?Une façon d'aborder cette question est de se demander ce qui se passe à l'intérieur d'un trou noir. Selon la physique classique, rien ne peut survivre à l'intérieur d'un trou noir. Cependant, la physique quantique suggère qu'il pourrait y avoir une forme de structure ou d'information qui persiste au-delà de l'horizon des événements.

Une éventualité est que la singularité au centre d'un trou noir n'est pas un point, mais une sphère ou un tore, qui créerait un trou de ver, un raccourci spatio-temporel reéiant deux régions éloignées de l'univers. Dans ce cas, une extrémité du trou de ver se trouverait à l'intérieur du trou noir et l'autre extrémité à l'extérieur, dans une autre région de l'espace.

Une autre possibilité est que la singularité au centre d'un trou noir ne soit pas une sphère ou un tore, mais une hyper-sphère ou un hyper-tore, qui créerait un univers-bulle, une région autonome de l'espace-temps avec ses propres lois physiques et ses propres constantes. Dans ce cas, l'univers-bulle se trouverait à l'intérieur du trou noir, notre univers par exemple.

Quelles sont les preuves de cette hypothèse ?

L'idée que notre univers soit à l'intérieur d'un trou noir est spéculative et n'a été prouvée par aucune observation ou expérience directe. Toutefois, certains indices indirects viennent étayer cette hypothèse.

L'un d'entre eux est le rayonnement électromagnétique cosmique de fond (CMB), qui est le rayonnement résiduel du Big Bang ou fond diffus cosmologique (FDC, ou cosmic microwave background, ou "fond cosmique de micro-ondes") a une température uniforme, à l'exception de minuscules fluctuations révélant la structure de l'univers primitif. Certains physiciens avancent que ces fluctuations pouvaient s'expliquer en supposant que notre univers se trouve à l'intérieur d'un trou noir et que le rayonnement de fond cosmologique est en fait le rayonnement émis par l'horizon des événements.

L'expansion de l'univers serait un autre indice. Selon le modèle standard de la cosmologie, notre univers s'expand à un rythme accéléré en raison de l'énergie noire, une force mystérieuse qui s'oppose à la gravité. Cependant, certains physiciens avancent que l'énergie noire soit une illusion causée par l'hypothèse d'un univers  plat et infini. Si notre univers est en fait courbe et fini, comme il le serait à l'intérieur d'un trou noir, l'énergie noire ne serait pas nécessaire pour expliquer l'expansion.

Quelles seraient les implications pour notre compréhension de la cosmologie et de la physique ?

Si notre univers se trouve effectivement à l'intérieur d'un trou noir, cela aura de profondes répercussions sur notre compréhension de la cosmologie et de la physique. D'une part, cela signifierait que notre univers a une origine et une fin, et qu'il n'est peut-être pas unique ou isolé. Cela signifierait également qu'il pourrait y avoir d'autres univers au-delà du nôtre, reliés par des trous de ver ou existant en tant que bulles distinctes.

Cela signifierait en outre qu'existent d'autres lois de la physique et de nouvelles dimensions de la réalité que nous n'avons pas encore découvertes ou comprises. Cela pourrait aussi expliquer certains paradoxes et autres contradictions entre la mécanique quantique et la relativité générale.

Une zone du cerveau qui serait la porte de la conscience

Le cortex insulaire antérieur serait la porte de la conscience, d'après de nouveaux travaux américains. Inactivée, elle empêcherait la prise de conscience des stimuli.

Parmi les milliers de stimuli visuels, auditifs ou autres que notre cerveau traite en continu chaque jour, seuls certains passent la porte de notre conscience. Mais le mécanisme qui permet de sélectionner les stimuli dont nous avons conscience des autres n'est toujours pas clair. Pour des chercheurs du Center for Consciousness Science du Michigan Medicine (Etats-Unis), la clé se situerait dans une partie de notre cerveau appelée le cortex insulaire antérieur. Ces travaux sont publiés dans la revue Cell Reports.

LES 4 THÉORIES DE LA CONSCIENCE. Pour comprendre, mais aussi pour analyser les observations issues des expériences, la science de la conscience a besoin de théories. Il en existe quatre principales : l’espace de travail global, l’ordre supérieur, l’information intégrée et le processus récurrent ou de premier ordre. Pour en savoir plus, lisez le passionnant numéro de La Recherche d'avril-juin 2021 !

Une "structure critique" contrôlerait l'entrée des informations dans la conscience

"Le traitement de l'information dans le cerveau a deux dimensions : le traitement sensoriel de l'environnement sans conscience et celui qui se produit lorsqu'un stimulus atteint un certain niveau d'importance et entre dans la conscience", explique dans un communiqué Zirui Huang, premier auteur de la publication. "Malgré des décennies de recherche en psychologie et en neurosciences, la question de savoir pourquoi certains stimuli sensoriels sont perçus de manière consciente alors que d'autres ne le sont pas reste difficile à résoudre", introduisent les auteurs dans la publication. Ils émettent alors l'hypothèse qu'il existe une "structure critique" où "l'accès conscient aux informations sensorielles est contrôlé". Ils ont même un suspect : le cortex insulaire antérieur, qui a précédemment été reconnu comme une plaque tournante centrale du cerveau, notamment "car il reçoit des entrées de différentes modalités sensorielles et de l'environnement interne", comme les émotions. 

Lorsque le cortex insulaire antérieur est éteint, la conscience aussi

Pour le prouver, l'équipe se penche sur 26 sujets qu'ils examinent à l'IRM fonctionnelle, qui permet de voir les zones activées du cerveau dans le temps. Ils leur injectent alors un anesthésiant, le propofol, pour contrôler leur niveau de conscience. Comme imaginer une action active les mêmes zones du cerveau que de les réaliser réellement, les chercheurs ont ensuite demandé aux sujets de s'imaginer dans plusieurs situations. Ils devaient s'imaginer en train de jouer au tennis, de marcher le long d'un chemin ou de serrer leur main, ainsi que d'effectuer une activité motrice (serrer une balle en caoutchouc) alors qu'ils perdaient progressivement conscience et la retrouvaient après l'arrêt du propofol.

Résultat, la perte de conscience due au propofol "crée un dysfonctionnement du cortex insulaire antérieur" ainsi qu'une altération des réseaux cérébraux nécessaires aux états de conscience. En revanche, aucune des autres régions impliquées dans la régulation sensorielle ou l'éveil, comme le thalamus, ne répondaient de cette façon. "Un stimulus sensoriel active normalement le cortex insulaire antérieur", explique Hudetz. "Mais lorsque vous perdez conscience, le cortex insulaire antérieur est désactivé et les changements de réseau dans le cerveau qui soutiennent la conscience sont perturbés." Le cortex insulaire antérieur pourrait donc agir comme un filtre qui ne permet qu'aux informations les plus importantes d'entrer dans la conscience.

Le cortex insulaire antérieur serait la porte de la conscience

Pour confirmer ces résultats, la deuxième expérience cherche à savoir si l'activation du cortex insulaire antérieur est prédictive de la prise de conscience d'une information. Pour le savoir, les chercheurs montrent un visage sous forme d'image subliminale – qui reste 33 millisecondes à l'écran – à 19 volontaires sains placés dans l'IRM fonctionnelle. Les volontaires doivent ensuite dire s'ils ont vu ou non le visage. Les scientifiques constatent alors que l'activation préalable du cortex insulaire antérieur était prédictif de la capacité du sujet à percevoir consciemment l'image du visage. "Le cortex insulaire antérieur a une activité qui fluctue continuellement", explique Zirui Huang. "La détection d'un stimulus dépend de l'état de l'insula antérieure lorsque l'information arrive dans le cerveau : si l'activité de l'insula est élevée au moment du stimulus, vous verrez l'image. Sur la base des résultats de ces deux expériences, nous concluons que le cortex insulaire antérieur pourrait être une porte pour la conscience."



 

Les galaxies ne sont pas réparties au hasard dans l’Univers 

" Une carte qui ne parle pas n'est pas une carte aboutie "

Le Havre accueille du 26 au 28 septembre l’événement de vulgarisation scientifique " Sur les épaules des géants ". Parmi les intervenants, se trouve l’astrophysicienne Hélène Courtois, spécialiste de la cosmographie. Partenaire de l’événement, Numerama a pu s’entretenir avec la scientifique sur son travail aussi précis que titanesque, consistant à dresser des cartes de l’Univers.

Sur Terre, nous utilisons chaque jour ou presque des cartes pour nous déplacer et nous orienter. Ces cartes sont pratiques et fonctionnelles. Mais les cartes peuvent aussi servir aux scientifiques. Elles les aident à répondre à des questions essentielles, que nous sommes nombreux à nous poser (D’où venons-nous ? Où allons-nous ?).

C’est tout le travail que mène depuis des années l’astrophysicienne Hélène Courtois, spécialiste de la cosmographie et vice-présidente de l’université Lyon 1. Ses travaux ont permis d’identifier Laniakea, le superamas de galaxies abritant la Voie lactée. Numerama s’est entretenu avec la chercheuse, pour comprendre la portée de ses découvertes. Entretien avec Hélène Courtois, astrophysicienne

- En quoi consiste exactement la cosmographie ?

Hélène Courtois : Cela sert à savoir où l’on est dans l’Univers. La première question à laquelle on essaye de répondre est : où sommes-nous ? C’est la même question lorsqu’on fait de la géographie. La cosmographie, c’est faire des cartes du cosmos ; la géographie, c’est faire des cartes de la Terre. La science de cartographier est inhérente aux humains, et peut-être aux autres formes vivantes.

- À quoi ressemble une carte du cosmos ?

La spécificité de mes cartes, c’est qu’elles sont en mouvement. Ce sont plus exactement des cartes des mouvements. Ce que j’ai inventé, en astronomie, ce sont des cartes des mouvements dans l’Univers. C’est de la cartographie dynamique. J’observe avec des télescopes des mouvements de galaxies pour comprendre comment l’Univers en est venu à ces cartes. Les galaxies dans l’Univers ne sont pas réparties au hasard.

- Qu’est-ce qu’une bonne carte de l’Univers ?

Je ne fais pas des cartes pour faire des cartes. J’ai un sens esthétique, j’aime que cela soit beau, compréhensible. J’aime que ça parle. Une carte qui ne parle pas est une carte qui n’est pas aboutie. Il faut donc que la carte transmette une information et que l’on ressente le mouvement en la voyant, que la carte montre que les galaxies ne sont pas à des positions au hasard.

- Votre grande découverte, Laniakea, a bouleversé la cosmographie. De quoi s’agit-il ?

L’une des grandes découvertes de ma carrière a été de tracer les frontières de notre continent à nous, qui s’appelle Laniakea. On l’a dévoilé en 2014. C’est un continent à 3 dimensions, c’est un volume dans l’espace. Si on est à l’intérieur de cette frontière, on va avoir un mouvement vers l’intérieur du volume. Si l’on dépasse cette frontière, on fait partie d’un autre continent. Depuis la fin de l’année dernière, j’ai fini de cartographier les 5 continents voisins de Laniakea.

 (Image : Laniakea et ses 5 voisins. Cartographie dynamique de 1 milliard d’années-lumiere de coté.)

Cela a pris 20 ans pour en cartographier un [Laniakea]. Puis, en 10 ans de plus, j’en ai cartographié 5 autres. L’avenir, ce sont les télescopes, et notamment Euclid. Il va nous aider à faire la plus grande carte de l’Univers, qui fera 10 milliards d’années-lumière de côté. Ma grande carte actuelle fait 1 milliard d’années-lumière de côté et compte 6 continents extragalactiques.

- Pourquoi a-t-on besoin de faire des cartes toujours plus grandes ?

C’est pour aller plus loin, mais également pour aller plus tôt dans l’Univers. C’est pour remonter dans le temps aussi qu’on fait des cartes plus grandes. Avec une carte sur 10 milliards d’années, nous aurons des informations dans un Univers qui n’était pas le même que maintenant.

- À quoi servent ces cartes ?

Quand on fait de la science fondamentale, on n’a aucune idée de la manière dont ça va être utilisé. Ce n’est pas notre job. Toute la connaissance que j’acquiers appartient au monde entier. Personne ne peut imaginer ce que les humains suivants en feront. Je sais que ça va servir à l’humanité. Mon souhait, c’est que cela serve à la conservation des entités vivantes et non vivantes.

 

L’événement pluvial carnien : quand il a plu pendant deux millions d’années

Au cours de son histoire, notre planète aura essuyé plusieurs épisodes climatiques de longue durée, tels que des ères glaciaires ou de grandes phases de sécheresse. Il y a plus de 230 millions d’années, peu avant que les dinosaures ne pointent le bout de leur gueule, la Terre fut également frappée par un événement pluvial exceptionnel par sa longueur, particulièrement concentré sur les régions tropicales et subtropicales. Que sait-on de cet épisode ?

L’événement pluvial carnien est un événement climatique majeur qui s’est produit il y a environ 233 millions d’années, ce qui nous ramène à la période du Trias. Il fut caractérisé par une période de fortes précipitations dans les régions tropicales et subtropicales de la Terre, recouvertes alors de vastes plaines et de forêts luxuriantes. Cet épisode entraîna une augmentation du niveau de l’eau dans les lacs et les rivières.

Les chercheurs connaissent son existence depuis plusieurs décennies grâce à l’analyse de roches sédimentaires relevées sur plusieurs sites, notamment dans les Alpes orientales et au Royaume-Uni, ainsi qu’à l’examen des fossiles et des isotopes présents à l’intérieur. Pour rappel, les isotopes sont des variantes d’un même élément chimique qui ont un nombre de neutrons différent. Leur présence et leur abondance peuvent alors fournir des informations sur les conditions environnementales passées.

On pense que l’événement pluvial carnien fut déclenché par des changements dans la circulation océanique et atmosphérique de la Terre probablement causés par des éruptions volcaniques massives essuyées dans la province magmatique de Wrangellia (aujourd’hui l’ouest du Canada). Ces éruptions auraient libéré de grandes quantités de dioxyde de carbone, de méthane et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère, entraînant alors une augmentation de la température globale de la Terre. Et qui dit augmentation de la température globale dit changements dans la circulation océanique et atmosphérique. Ces derniers auraient alors favorisé la formation de précipitations.

Nous savons que la Pangée, le supercontinent en place à l’époque, était déjà sujette aux moussons. Cependant, ce n’était rien comparé à cet épisode particulier.

(Photo : La Terre il y a environ 233 millions d’années. À l’époque, la Pangée s’était déjà formée.)

Quels impacts sur le vivant ?

Cet épisode aura précipité la fin de nombreuses espèces animales et végétales. Selon une étude publiée dans le Journal of the Geological Society, les pluies acides générées par les éruptions volcaniques, ainsi que l’augmentation des gaz à effet de serre, auraient en effet conduit à des extinctions par " choc de réchauffement " (extinctions causées par un réchauffement climatique rapide et soudain).

Par la suite, d’autres ont pris le relais. De nombreuses espèces animales et végétales ont en effet évolué et se sont diversifiées peu après cet épisode. Cela inclut des groupes tels que les dinosaures, les mammifères, les poissons et les reptiles, ainsi que les plantes à fleurs et les arbres. L’événement pluvial carnien aura également eu des conséquences à plus long terme sur l’environnement, notamment en favorisant la formation de vastes réserves de charbon et de pétrole.

Ainsi, l’événement pluvial carnien, survenu il y a environ 233 millions d’années, est un exemple marquant des épisodes climatiques extrêmes qui ont jalonné l’histoire de notre planète. Cet événement, déclenché par des éruptions volcaniques massives, a radicalement transformé les environnements tropicaux et subtropicaux, entraînant des précipitations soutenues pendant près de deux millions d’années. Les conséquences de ces précipitations prolongées furent vastes, provoquant l’extinction de nombreuses espèces et ouvrant la voie à l’émergence et à la diversification de nouveaux groupes, dont les dinosaures et les mammifères.

Les recherches sur cet événement, fondées sur l’analyse de roches sédimentaires et de fossiles, ont non seulement amélioré notre compréhension des impacts du changement climatique rapide sur la biodiversité, mais ont également révélé comment de tels événements peuvent influencer la formation de ressources naturelles comme le charbon et le pétrole. En examinant les conditions et les causes de cet épisode pluvial, les scientifiques ont pu reconstituer une partie essentielle de l’histoire de la Terre, offrant des perspectives précieuses sur les mécanismes climatiques et leurs effets à long terme.

L’étude de l’événement pluvial carnien nous rappelle l’importance de comprendre les interactions entre les forces géologiques et climatiques de notre planète, ainsi que leurs impacts sur la vie terrestre. Ces connaissances sont cruciales non seulement pour éclairer notre passé, mais aussi pour anticiper les défis environnementaux futurs et mieux appréhender les dynamiques climatiques actuelles.



 

Un requin vieux de 400 ans : la nature détient-elle le secret de la longévité ?

Dans les profondeurs glacées du Groenland nage un géant méconnu. Le requin du Groenland, capable de vivre jusqu'à 400 ans, garde jalousement les secrets de sa longévité exceptionnelle. Comment ce colosse de 6 mètres défie-t-il les lois du temps ? Des scientifiques allemands viennent enfin de percer une partie de ce mystère intéressant.

Le requin du Groenland représente un véritable miracle de la nature. Ce prédateur discret des eaux arctiques détient le record de longévité parmi tous les vertébrés connus. Des chercheurs ont récemment décodé près de 92 % de son génome pour comprendre les mécanismes qui lui permettent de traverser les siècles. Cette découverte, en prépublication sur bioRxiv, pourrait moderniser notre compréhension du vieillissement et offrir de nouvelles perspectives pour la santé humaine. Cette révélation scientifique datant de fin 2024 mérite notre attention tant ses implications sont profondes.

Le géant discret des mers arctiques

Rares sont ceux qui ont aperçu le requin du Groenland dans son habitat naturel. Ce fantôme des océans nordiques peut passer inaperçu pendant des années, navigant silencieusement dans les eaux glacées de l'Atlantique Nord et de l'Arctique. Sa discrétion n'a d'égale que sa patience : il grandit d'à peine un centimètre par an.

Cette croissance extraordinairement lente ne l'empêche pas d'atteindre des dimensions impressionnantes. Après plusieurs siècles d'existence, certains spécimens mesurent jusqu'à 6 mètres de long. Plus étonnant encore, ce squale ne connaît la puberté qu'après avoir soufflé sa centième bougie. Une particularité qui intrigue les biologistes marins du monde entier.

En 2016, une étude scientifique avait déjà secoué la communauté scientifique en estimant qu'un seul individu pouvait vivre jusqu'à 400 ans. Cette découverte plaçait alors le requin du Groenland au sommet des espèces les plus longévives de notre Planète. Un spécimen photographié dans l'océan Arctique aurait ainsi commencé son existence en 1627, à l'époque où Louis XIII régnait sur la France.

(Phoho : L'animal le plus vieux du monde, le requin du Groenland, pourrait révolutionner la science de la longévité.)

Les secrets génétiques de sa longévité exceptionnelle 

Pour percer les mystères de cette longévité hors norme, une équipe de biologistes allemands a entrepris un travail colossal. Leur objectif : séquencer l'ADN du requin du Groenland pour identifier les mutations génétiques à l'origine de sa résistance au temps. Sous la direction du Dr. Steve Hoffman, ces chercheurs ont réussi à déchiffrer 92 % du génome de ce prédateur.

La première surprise fut la taille exceptionnelle de ce génome, plus vaste que celui de tous les autres requins déjà étudiés. Mais c'est sa composition qui a véritablement stupéfié les scientifiques. Environ 70 % des gènes du requin du Groenland sont des « gènes sauteurs », capables de se déplacer et de se dupliquer à différents endroits de la séquence ADN.

Habituellement, ces gènes mobiles représentent un danger potentiel pour l'organisme. Ils peuvent provoquer des mutations indésirables, voire des cancers. Pourtant, le requin du Groenland a développé un système astucieux pour transformer cette menace en avantage. Selon le Dr. Arne Sahm, coauteur de l'étude, ces gènes sauteurs semblent spécialisés dans la réparation de l'ADN, neutralisant ainsi leurs effets néfastes et renforçant même l'intégrité du génome.

Des applications prometteuses pour la santé humaine

Cette découverte suscite un enthousiasme considérable dans le domaine de la médecine anti-âge. Si le génome humain diffère sensiblement de celui du requin du Groenland, l'étude des mécanismes de longévité chez ces espèces remarquables ouvre de nouvelles voies thérapeutiques.

Le Dr. Vera Gorbunova, experte en biologie du vieillissement, envisage déjà des applications concrètes. Elle suggère la possibilité de développer des médicaments ciblant certains gènes humains pour les faire fonctionner de manière similaire à ceux du requin glacial. Une telle approche pourrait améliorer nos capacités naturelles de réparation de l'ADN.

L'objectif n'est pas de faire vivre les humains pendant des siècles, précisent les chercheurs. Il s'agit plutôt de retarder le vieillissement cellulaire et les pathologies qui l'accompagnent. Cette avancée pourrait contribuer à augmenter notre espérance de vie en bonne santé, un enjeu majeur pour nos sociétés vieillissantes.

Comprendre comment le requin du Groenland défie le temps nous rappelle que la nature regorge encore de secrets fondamentaux. Chaque espèce exceptionnelle porte en elle des leçons précieuses pour la science et potentiellement des solutions aux défis humains.