09. L’emmagasinage de notre mémoire
Le vecteur correspondant au champ électrique des protéines de mémoire permet de paramétrer des données sur six dimensions, plus une dimension binaire (celle du sens du vecteur).
Des données floues permettent d’intégrer un beaucoup plus grand nombre d’informations que des données « précises »
Un espace aussi réduit qu’un cerveau est suffisant pour emmagasiner des données vectorielles et floues.
L’emmagasinage/stockage des données est un problème aussi bien pour notre cerveau que pour les ordinateurs, et les data centers.
Chaque « élément » de notre mémoire, ou chaque « objet cognitif », peut être représenté par un vecteur de champ électrique généré par des toroïdes/protéines de mémoire,
Voir
03. Notre mémoire ferroélectrique.
et 05. Enregistrement de notre mémoire
Un « vecteur est représenté par un segment orienté (une flèche), ayant pour extrémités un point de départ et un point d'arrivée. » (Wikipédia)
Un vecteur est défini par :
- sa direction : la droite 0P – qui est définie par deux dimensions, en coordonnées sphériques par deux angles φ et θ. La longitude et la latitude en coordonnées géographiques.
- sa norme (ou sa longueur, la longueur du segment [0P]).
- son sens (il y a deux sens possibles de parcours de la droite : de 0 vers P ou de P vers 0). Cette dimension est donc binaire.
Ce qui fait un total de 6 dimensions dont une binaire.
En mathématique, un vecteur est défini en dehors de son emplacement dans l'espace (il peut glisser ! )…
…… mais le vecteur de champ électrique d’une protéine de mémoire doit ses propriétés à sa position dans la synapse. (Voir ci-dessous les Remarques sur l’emplacement des protéines de mémoire)
Il faut donc tenir compte des coordonnées du vecteur champ électrique dans l’espace, par exemple celles du point 0, soit trois dimensions de plus, et un total de sept dimensions.
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Mais, pour être au maximum de leur « activité », les protéines de mémoire doivent être localisées sur la surface de contact entre le pied astrocytaire et la synapse, c'est-à-dire « collées » ...
(ou incluses ? voir Remarques sur l’emplacement des protéines de mémoire)
... à la membrane plasmique de l’astrocyte.
Cantonné à une surface, le vecteur perd une dimension, celle de la profondeur.
Il reste six dimensions (dont une binaire, le sens du vecteur) pour emmagasiner une mémoire vectorielle
Pour répondre à cette question de Franck Chaillan dans Pour la Science
La mémoire pourrait être codée sous la forme de forme de vecteurs de champs (ferro)électriques, ceux générés par les protéines de mémoire.
Une technique d’emmagasinage de données en utilisant cinq dimensions, ...
(Trois pour la position, une pour la longueur d’onde et une pour la polarisation de la lumière. Les informations sont lues avec un microscope optique et un polariseur.)
... mise au point par Peter Kazansky et son équipe de l’université de Southampton (Angleterre), a permis de mettre sur un disque de quartz ....
... de la taille d’une pièce de monnaie, l’équivalent de vingt cinq fois tous les ouvrages entreposés à la Bibliothèque Nationale de France.
Les informations sont lues avec un microscope optique et un polariseur.
Voir aussi Youtube : Peter Kazansky: Nanostructures in glass will store data for billions of years
Si les livres de 25 Bibliothèques nationales de France peuvent être emmagasinés sur un petit disque de quartz, quel est le potentiel de mémorisation de notre cerveau ,
utilisant également cinq dimensions (plus une dimension binaire) ?
Pour mémoire, un ordinateur « classique » actuel n’utilise qu’une dimension binaire :
0 ou 1
Avant de répondre à la question, regardons les dimensions.
Kazansky donne l’échelle du plan de quartz sur lequel sont incrustées les données : 10µm. La grosseur d’un « point » semble être d’environ 0,5 µm.
Or ...
… une protéine de bonne taille mesure environ 10 nm, soit 0,01 µm, soit 50 fois plus petite que les « points » de Kazansky.
Dans un carré de 10µm de côté, Kazansky semble placer 36 « points ». Avec des protéines de mémoire, il serait possible d’en placer environ 100 000.
Le potentiel de mémorisation de notre cerveau,
- utilisant également cinq dimensions (plus une binaire)
- et avec une plus grande densité de « points » est certainement immense.
L’hypermnésie nous donne une évaluation de tout ce que peut contenir le cerveau. Les personnes atteintes d'« hypermnésie », ou de « mémoire autobiographique hautement supérieure » se souviennent du moindre détail de leur vie antérieure « plus fort qu’une encyclopédie » (voir l’article de Pour la Science)
... de plus le système neuro-astrocytaire bénéficie d'un autre atout : le flou …
Avant de venir au flou, dans un paragraphe suivant, plusieurs remarques doivent être faites
La force qui s’exerce est fonction de l’inverse du carré la distance (d) c'est-à-dire en 1/d2.
Pour être « lisible » par le flux neuronal, le vecteur (ferro)électrique doit être le plus près possible du lieu ou s'exerce le flux
Nous venons de voir que pour être « lisible » les protéines de mémoire doivent être « collées » (comme de la glu !) ou même incluse dans la membrane plasmique du pied astrocytaire, lui même collé à la synapse.
L’éloignement des protéines de mémoire les rendent très rapidement illisibles, ou presque.
Cela peut être le cas de protéines de mémoire ...
- situées en deuxième rang
- les moins bien accordées, comme celles qui sont périphériques par rapport à l’axe central de courbe de répartition des protéines de mémoire conservées
(Voir 05. Enregistrement de notre mémoire )
- ou celles dont la localisation a été modifiée, plus exactement si elles ont quitté la membrane plasmique astrocytaire pour se positionner à l’intérieur de la cellule (dans le cytosol)
(voir Translocation et perte de mémoire voir 11. Notre mémoire et l’écho ferroélectrique
L’armature d’une membrane plasmique est constituée d’un double feuillet de lipide à l’état « cristal liquide ».
La modification de la position des protéines de mémoire sur (dans ?) la membrane plasmique astrocytaire implique un métabolisme de translocation déjà évoqué à plusieurs reprises voir par exemple : 04 Enregistrement de notre mémoire
Un changement de localisation des protéines est en général sous le contrôle d’un processus complexe impliquant des kinases (voir Annexe).
Une localisation contre (dans ?) la membrane implique que la protéine présente une surface plus hydrophobe.
(l’intérieur de la membrane plasmique est hydrophobe)
Cette modification apportée au rapport hydrophile/lipophile de la surface de la protéine ...
(voir Dissolution/agrégation des protéines)
… modifie également l’emplacement des charges électrique dans la protéine, donc son champ électrique, donc ses propriétés de mémoire.
Les protéines de la mémoire « à court terme » sont elles peu collées à la membrane plasmique de l’astrocyte. La « consolidation de la mémoire » correspond-elle à une inclusion plus profonde des protéines de mémoire dans la membrane plasmique ...
... voire un passage de l’autre côté de la membrane plasmique comme dans l’exemple de transfert trans-membranaire du schéma ci-contre.
Cette position rendrait les protéines de mémoires
1° plus proches du signal neuronal
2° très « consolidées », puisqu’il faudrait une action métabolique « forte » pour les re faire passer de l’autre côté de la membrane plasmique, ou les faire disparaître
La "dépression de la mémoire" est-elle consécutive à une trans-localisation des protéines de mémoire depuis la membrane plasmique vers le cytosol ?
Sachant que même « délocalisées », les protéines de mémoire existent encore peuvent ultérieurement être rappelées « en mémoire » par un processus métabolique adapté, par exemple une translocation cette fois depuis le cytosol astrocytaire vers la membrane plasmique ?
Le flou est une autre façon d'emmagasiner de nombreuses informations dans un minimum de place
Quelques « objets cognitifs » plastiques peuvent remplacer des milliers, voire des dizaines de milliers de mémoires (inutilement) précises,
puisque le cerveau recréée à tout instant le monde qui l’entoure
Comme une donnée plastique peut s’accorder à plusieurs champs électriques, le nombre de tores protéiques nécessaires peut largement tenir dans un cerveau humain, et même dans celui, étonnamment changeant, d’une musaraigne, qui l'animal le plus proche du "premier mammifère"
L’intelligence de notre cerveau est de savoir gérer et traiter ces informations floues.
Sachant que, et c’est le revers de la médaille, le traitement des données conduit parfois à des illusions…
… notre cerveau(au moins le mien !) peut prendre par un point brillant pour une balle de golf, mais les ordinateurs aussi !
La simple observation de la possibilité de notre cerveau d’emmagasiner autant de données peut être considéré comme un commencement de "preuve" que ce qui est emmagasiné est
- d'une part vectoriel et plastique
- et d'autre part que le traitement des données est semblable (par exemple) à celui de la Logique floue.
S’il manque encore de la place, ce qui est probable, il suffit de se rappeler que les protéines sont ferroélectriques, et qu’il existe une théorie quantique de la ferroélectricité… ce qui ferait de notre cerveau un ordinateur quantique fonctionnant à la température de notre cerveau, mais c’est une autre histoire !
Notre cerveau et un traitement flou d’objets cognitifs plastiques n'a pas besoin de
... big data,
Et avec une Intelligence artificielle mimétique un
... little data pourrait également suffire !
La puissance d'un système flou de traitement d’une information devrait faire la puissance d’une « vraie » Intelligence artificielle, d'une Intelligence biophysique.
Comme l’emmagasinage va souvent de paire avec la maintenance. Il est bon de se rappeler que le cerveau humain nécessite huit heures par jour de maintenance, soit un tiers du temps pendant lequel les cellules gliales s’activent.
La protéine exprimée à partir du gène CREB pourrait/semble intervenir puissamment dans le emmagasinage des souvenirs, au moins de certains d'entre eux ....
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Notre cerveau a-t-il besoin d’un visage net pour prendre une décision ?
Tout dépend de la décision à prendre mais dans tous les cas un visage flou peut être suffisant.
Le visage peut être complètement flou pour une information sociale très rapide, comme un visage exprimant la peur, la joie, la sérénité.
Deux exemples de traitement d’images (par informatique) :
- rendues floues par compression
… montrent qu’un visage n’a pas besoin d’être net pour être reconnu.
Tout en restant dans le domaine de l’image floue, traitée par une logique floue, la reconnaissance de visage par informatique pourrait être améliorée en optimisant la compression d’images ou, mieux, une reconnaissance dynamique utilisant des vidéos de visages passant (par exemple) de la joie à la tristesse.
Après un rappel des propriétés ferroélectrique, y compris la piézoélectricité,
je reprends à mon compte les « élucubrations » de Mathias Mink pour associer ses « haut-parleurs » et « microphones » à la ferroélectricité aux protéines de mémoire.