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Quand un transistor organique imite les synapses de notre cerveau

  • Posté le : Lundi 15 Février 2010
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  • par : L. Salters

Une première mondiale, et fruit d'une collaboration entre le CNRS de Lille et le CEA-Saclay en Essonne : des chercheurs ont réussi à imiter les fonctions entre les neurones de notre cerveau en fabricant un transistor organique à l'aide de nano-particules.

Neurones de sourisNeurones de souris
© Inserm / Annette Koulakoff

"Pour copier le fonctionnement d'une synapse de notre cerveau, il faudrait 7 ou 8 transistors. Nous avons réussi à tout concentrer dans un seul système !". C'est Dominique Vuillaume qui parle. Il est chercheur au CNRS, à l’Institut de microélectronique et de nanotechnologie de Lille. Avec Christian Gamrat, du CEA-Saclay, ils ont réalisé rien moins qu'une première mondiale : la mise au point d'un transistor qui imite dans son fonctionnement les synapses de notre cerveau. Le Nomfet (abréviation de Nanoparticule Organic Memory Transistor) est ce transistor organique créé de toutes pièces par les deux laboratoires.

Explications : dans le système nerveux, les synapses opèrent la connexion entre les neurones. Elles permettent la transmission des messages électriques. Mais surtout, les synapses ont la capacité d'adapter le message en fonction du signal électrique entrant. En clair, si une synapse reçoit des pulsions très rapprochées de signaux électriques entrants, elle transmet un potentiel d'action plus important. Et inversement.Cette souplesse de la synapse, les chercheurs la nomment "plasticité". C'est cela que les équipes de Lille et Saclay ont réussi à reproduire avec le Nomfet.

Fonctionnement de la synapseEn haut : Dans une synapse, les messages électriques (triangles bleus) sont convertis en signaux chimiques (flèche orange) puis, une fois de l’autre côté, reconvertis en messages électriques. En bas : le NOMFET mime le fonctionnement de la synapse. Les électrodes S et D correspondent respectivement à l’entrée et à la sortie d’une synapse.
© IEM-CNRS/Dominique Vuillaume
"Très loin de la complexité du cerveau"

L'innovation réside dans la combinaison d'un transistor organique (fait à partir de carbone) avec des nanoparticules d'or. Ce sont ces nanoparticules qui permettent de mimer le fonctionnement d'une synapse, cette fameuse plasticité. Le Nomfet fait partie d'une génération de transistors dits "neuroinspirés". A termes, les calculateurs fabriqués avec des Nomfet seront capables de fonctions comparables à notre cerveau.
"Mais attention, à l'heure actuelle on est très loin de la complexité du cerveau", précise Dominique Vuillaume. Et d'ajouter : "Les calculateurs en silicium de nos ordinateurs sont faits pour réaliser du calcul intensif. Les calculateurs neuroinspirés pourront résoudre des problématiques plus complexes. Comme la reconnaissance visuelle qui exige un traitement parallèle des données".

L'aventure ne s'arrête pas là. Prochain objectif des deux équipes du CNRS-Lille et du CEA-Saclay : fabriquer un circuit "neuroinspiré" à base de Nomfet.