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Mathématiques et neurosciences

Les mathématiques sont-elles utiles pour explorer le cerveau humain et mieux comprendre son fonctionnement ?

Olivier Faugeras © INRIA / Photo C. Lebedinsky

Presque chaque mois de nouvelles techniques voient le jour qui utilisent des résultats les plus récents de la physique et de la biologie et nous permettent de mieux appréhender l'anatomie et le fonctionnement de parties de plus en plus vastes de notre cerveau, d'en construire des modèles et de les simuler sur des systèmes informatiques de plus en plus performants. Ces avancées considérables sont porteuses de progrès immenses pour la compréhension des mécanismes qui fondent notre connaissance du monde ainsi que de leurs dysfonctionnements.

  • Date : 28/05/2013
  • Lieu : Académie des Sciences, Grande salle des séances de l'Institut de France, 23 Quai Conti - Paris 6ème
  • Intervenant(s) : Olivier Faugeras, directeur de recherche Inria, membre de l'Académie des Sciences
  • Organisateur(s) : Institut de France - Académie des Sciences

Est-il alors possible de dire que ces révolutions technologiques vont nous fournir les clés du cerveau humain comme l'affirment les responsables de certains grands projets européens et nord-américains ? Sans répondre précisément à cette question je tenterai de montrer dans mon exposé le rôle fondamental que doivent selon moi jouer les mathématiques dans cette grande aventure.

A partir de quelques exemples issus de l'imagerie cérébrale je montrerai que celle-ci dépend d'une manière essentielle pour l'interprétation des données qu'elle fournit d'outils mathématiques, dont certains restent à forger, exploitant la géométrie.

Je montrerai ensuite comment les techniques les plus récentes issues de la théorie des probabilités permettent "d'expliquer" certains phénomènes organisationnels émergents dans l'activité de grandes populations de neurones, mais sont rapidement limitées dès que la modélisation de la biologie s'approche plus près du réel connu.

Pour conclure, de nouvelles mathématiques sont nécessaires pour accompagner et guider les explorateurs de ce qui reste encore une terra incognita.

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Mots-clés : Mathématiques Olivier Faugeras Cerveau Neurosciences Neuromathcomp INRIA Sophia Antipolis - Méditerranée

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