Journal des neurosciences et de la recherche clinique

L'analyse thermodynamique du calcul neuronal

Deli E, Peters JF et Tozzi A

Le cerveau affiche une confirmation d'énergie fondamentale à basse fréquence, appelée état de repos, qui est caractérisée par un équilibre énergie/information via des mécanismes d'autorégulation. Malgré l'activité évoquée à haute fréquence, par exemple le traitement sensoriel détaillé des données environnementales et l'accumulation d'informations, la régulation automatique du cerveau est néanmoins toujours capable de récupérer l'état de repos. En effet, nous montrons que les deux processus énergétiques, l'activation qui diminue la dimensionnalité temporelle via des bifurcations transitoires et la réponse cérébrale qui en résulte, conduisent à des procédures complémentaires et symétriques qui satisfont le principe de Landauer. Le principe de Landauer, qui stipule que l'effacement de l'information nécessite de l'énergie, prédit l'accumulation de chaleur dans le système, ce qui signifie que l'accumulation d'informations est corrélée à l'augmentation de la température et conduit à des actions qui rétablissent l'état de repos. Nous expliquons comment les réseaux synaptiques du cerveau encadrent un système fermé, similaire au cycle de Carnot où le cycle information/énergie accumule l'énergie dans les connexions synaptiques. Dans l'apprentissage profond, la représentation de l'information peut se produire via le même mécanisme