Le cerveau est organisé comme un immeuble à plusieurs étages : les étages inférieurs traitent les signaux simples, tandis que les étages supérieurs les assemblent en images complexes. Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que cet ordre est lié à la manière dont les neurones travaillent ensemble. Mais comment exactement restait un mystère.
Les chercheurs ont enregistré l'activité électrique de milliers de neurones dans le cortex visuel et l'hippocampe de souris. Ils ont ensuite appliqué une méthode semblable à l'examen d'une carte à différents niveaux de zoom : d'abord on voit les détails fins, puis les grandes régions. Cette approche, appelée renormalisation, permet d'observer comment les propriétés d'un système changent lorsqu'on modifie l'échelle.
Lorsque la souris effectuait une tâche visuelle, ces signes changeaient considérablement. De plus, les corrélations entre les marqueurs critiques de différentes régions cérébrales pendant l'activité ont permis de reconstruire la hiérarchie anatomique. Cela signifie que la dynamique neuronale reflète directement l'architecture du cerveau.
Cette approche ouvre la voie à la compréhension de la manière dont la structure du cerveau engendre son comportement complexe — de la perception à la mémoire.
La criticalité du cerveau est comparée à la transition de phase de l'eau en glace : au point critique, le système est le plus sensible aux petites variations, ce qui permet au cerveau de réagir rapidement aux stimuli.