Le projet Neurosmart porté par l’équipe Mnemosyne Inria et sa mission de médiation scientifique, qui en assurent la pérennité, soutenu par la Fondation Blaise Pascal (FBP) et Echo Science de Nouvelle Aquitaine (ES) a permis de produire le prototype d’une petite application Web pour faire des animations expliquant le fonctionnement du cerveau, afin d’illustrer des publications scientifiques ou de populariser ces résultats au niveau grand public.

Essayer Neurosmart

Article écrit par Martine Courbin, médiatrice scientifique Inria

et Ikram Chraibi-KaadoudChercheuse IA et Sciences Cognitives à Onepoint

Pourquoi comprendre le cerveau est-il un enjeu de médiation scientifique et d’apprentissage ?

NEUROSMART

Quel est le système le plus complexe que l’on peut croiser dans tout l’univers ? Ne cherchez pas au loin dans l'infiniment petit ou l’infiniment grand, la réponse est tout près … entre vos deux oreilles : c’est votre cerveau.

Si le XXème siècle nous a offert la compréhension de l’intelligence artificielle des machines, le XXIème  sera probablement plus celui de l’intelligence naturelle, biologique, y compris humaine. Et nous devons partager avec toutes et tous ces avancées, car leurs applications et leurs conséquences sont “disruptives”. Par exemple, on apprendra différemment à nos enfants avec une meilleure vision de leur développement cognitif ou on interagira autrement avec nos aîné·e·s quand le temps viendra pour leur esprit de commencer à “s’envoler dans les nuages”.

C’est donc un devoir citoyen de partager une culture scientifique et technique sur ces sujets.

Quand les maths aident à comprendre le cerveau

Aux frontières des neurosciences intégratives et computationnelles, Mnemosyne contribue à modéliser le cerveau comme un système de mémoires actives en synergie et en interaction avec les mondes interne et externe. Les principales fonctions cognitives et comportementales (ex: attention, reconnaissance, planification, décision) émergent de boucles sensori motrices impliquant le monde extérieur, le corps et le cerveau.

De tels systèmes complexes ne peuvent être vraiment appréhendés que comme un tout et dans des situations comportementales naturelles. Pour mettre au point les caractéristiques fonctionnelles et adaptatives de tels modèles au niveau de leur circuiterie neuronale et pour les implémenter dans des systèmes interagissant avec le monde, nous combinons les principes, les méthodes et les outils de différents domaines scientifiques, dont les mathématiques et les sciences informatiques sont le fondement.

Nous utilisons par exemple des formalismes de calcul distribué nous permettant d’implanter des modèles à différentes échelles de description (comme en neurosciences computationnelles), et de les simuler.

Neurosmart : un logiciel interactif et ludique pour comprendre le cerveau

neursmart

On propose de découvrir le fonctionnement de notre cerveau et ses fonctions cognitives, donc les modèles des fonctions cérébrales à l’origine de nos comportements sensori-moteurs et cognitifs vitaux (comportement instinctif et motivé, sélection de l’action incarnée, prise de décision émotionnelle ou non, siège de la conscience de soi, …), ceci à travers :

  • un parcours de contenus évolutifs donnant à chaque fois des idées clés minimales sur ces sujets, en montrant aussi l’utilisation simple de notions mathématiques,
  • une Web-application (visualisation 3D du cerveau en synergie avec des contenus multi-médias et des textes explicatifs) avec la possibilité d’interagir avec les contenus, par exemple en proposant de s’auto-évaluer en faisant des quiz.

L’implémentation est un code libre et ouvert, facilement réutilisable par toute personne initiée à l’informatique, mais nous voulons aller plus loin.

Une démarche de ​médiation participative

On propose ici la mise en place d’une démarche de médiation scientifique participative : on peut utiliser les contenus de la ressource, on peut aussi créer de nouvelles ressources avec l’outil, on peut encore faire évoluer l’outil à sa convenance.

Pour programmer de nouvelles ressources on propose un langage minimal, facile à utiliser, qui permet de décrire de quelle façon mettre en lumière telle partie du modèle 3D du cerveau, et quelle ressource multi-média, voire quelle interaction avec la personne utilisatrice proposer.

Pour faire évoluer l’outil, par exemple ajouter de nouvelles commandes au langage, on s’appuie sur les méthodes usuelles -ici simplifiées au maximum- de co-développement de code. On se restreint aussi volontairement à des technologies “usuelles” pour rendre la maintenance et les déclinaisons autres, les plus aisées possibles.

Cela constitue donc aussi en soi un outil d’apprentissage du code, en plus de l’acquisition de compétences en neuroscience intégrative, et c’est un levier de co-création.

Mais le point important n’est pas technique : c’est un paradigme dans lequel on estompe les limites entre les personnes sachantes et apprenantes, et l’activité elle-même est de co-construire la ressource avant d’avoir le plaisir de l’utiliser : «tu sais, j’ai quelque chose de passionnant à partager, mais j’ai besoin de ton aide, il faut que nous inventions ensemble la manière de te l’expliquer».

Utilisation de Neurosmart : comment ça marche ?

Démonstration ⤵

Conclusion : un projet qui n’aurait pu se faire sans soutien ni réseau

Tenter cette façon originale de faire de la médiation scientifique et créer quelque chose à cheval entre un outil interdisciplinaire et grand public de diffusion de contenus scientifiques, en restant le plus simple possible, nécessite un investissement financier (environ 10K€, essentiellement au niveau de développement du modèle 3D de cerveau et des couches basses du logiciel) et humain (environ 6 personnes x mois de chercheur·e·s et collègues de la médiation scientifique) “risqué”, et nous sommes reconnaissants que la FBP et ES aient pris ce risque avec nous.

Et le partage de cette expérimentation dont nous avons besoin, pour recevoir des retours, avis et suggestions, pour améliorer l’essai, ce sera grâce à ces réseaux de culture scientifique et technique FBP et ES que nous y arriverons.

 

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