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  • Le robot sauteur

    On dirait un athlète qui enchaîne les sauts d’obstacles. Pourtant c’est bien un robot qui bondit aussi efficacement sur cette vidéo publiée par des ingénieurs du MIT. Et pas n’importe lequel: Cheetah, une des machines sur pattes les plus rapides au monde, qui vient de réaliser un nouvel exploit: franchir des obstacles de façon autonome à une vitesse moyenne de 8 km/h.

    Cela paraît simple. Mais pour parvenir à ce résultat, le robot doit détecter l’obstacle à l’avance, estimer sa hauteur et sa distance et intégrer la meilleure position à partir de laquelle sauter. Il lui reste alors à ajuster sa foulée pour s'élever juste à l’endroit de l’obstacle. Reste enfin à fournir suffisamment de force pour se soulever, puis gérer l’impact à l’atterrissage, avant de reprendre aussitôt son rythme initial.

    Il a fallu expérimenter tout ce processus sur un tapis roulant. Cheetah a alors réussi à sauter par-dessus des planches de 45 centimètres de hauteur, soit la moitié de sa taille, tout en maintenant une vitesse de 8 km/h. Les tests se sont poursuivis ensuite sur une piste dans un gymnase. Dans ce cadre, Cheetah a réussi à passer 90% des obstacles.

    Une prochaine démo lors de la compétition robotique de la Darpa

    Malgré son nom -qui veut dire guépard- Cheetah ressemble à une grosse mule et est capable de courir à plus de 46 km/h, une légende du web dont les vidéos affolent les habitués de Youtube depuis des années. Il a été conçu pour la société de robotique Boston Dynamics, rachetée depuis par Google. Son développement avait été financé par la Darpa qui soutient également les travaux du MIT.

    L’apport du MIT est d’avoir ajouté un système LIDAR qui utilise la lumière pour mesurer les distances et cartographier le terrain. A partir des données récoltées, un "algorithme de réglage d’approche "calcule la position idéale pour sauter et en déduit ensuite la vitesse de la foulée pour la distance restant à parcourir. C’est de cette manière que Cheetah peut fonctionner de façon autonome.

    Les chercheurs présenteront leurs travaux lors de la compétition de robotique de la Darpa au mois de juin prochain.

    Source: Le site du MIT

  • Optogénétique: éclairer les neurones pour retrouver la mémoire?

    Des chercheurs américains sont parvenus à restaurer la mémoire de souris rendues amnésiques en activant certains groupes de neurones par émissions lumineuses.

    Ajouter certaines protéines aux neurones permet à ces derniers d'être activés par émission de lumière. Ici, une représentation d'un synapse. ©SKU / Science Photo Library / AFPAjouter certaines protéines aux neurones permet à ces derniers d'être activés par émission de lumière. Ici, une représentation d'un synapse.

    Qu'elles soient dues à un traumatisme crânien, un stress post-traumatique ou une maladie neurologique comme Alzheimer, les causes d'une amnésie implique des mécanismes encore largement débattus chez les neuro-scientifiques. En d'autres termes, pourquoi et comment perd-on la mémoire ? C'est à cette question controversée que des travaux surprenants sur la souris vont peut-être permettre de répondre. En effet, des chercheurs sont parvenus à réactiver la mémoire perdue de rongeurs grâce... à la lumière ! Une expérience qui apporte un nouvel éclairage sur le mécanisme biologique de l'amnésie et ouvre potentiellement la voie à des traitements, selon une étude publiée jeudi 27 mai 2015 dans la revue américaine Science. "Cette recherche fait avancer la compréhension sur la nature de l'amnésie, une question très controversée en neurosciences", estime Susumu Tonegawa, professeur au centre de recherche sur l'apprentissage et la mémoire du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et directeur du Riken Brain Science Institute au Japon, associé au MIT, qui a dirigé ces travaux.

    La mémoire perdue d'un amnésique : disparue, ou inaccessible ?

    Ces dernières années, le débat scientifique s'est articulé autour de cette question : l'amnésie résulte-t-elle de dommages infligés aux cellules cérébrales spécifiques ? Ou bien est-ce l'accès aux souvenirs qui est empêché par un réarrangement consécutif à un choc ou une pathologie ? "La majorité des scientifiques privilégient la théorie de la destruction du stockage de l'information, mais cette recherche montre que cela est probablement erroné, juge le professeur Tonegawa, lauréat du Nobel de Médecine en 1987. L'amnésie est un problème de récupération de la mémoire", tranche-t-il.

    Les chercheurs supputaient l'existence dans le cerveau d'un réseau de neurones qui, activés pendant la formation d'un souvenir, entraînent des changements physiques ou chimiques appelés engrammes. Si ces groupes de neurones - appelés engrammes par extension - sont ensuite réactivés par une image, une odeur ou une saveur, toute la mémoire enregistrée devrait revenir. Pour démontrer l'existence de ces groupes de neurones engrammes, les scientifiques ont utilisé l'optogénétique chez des souris : technique consistant à ajouter des protéines aux neurones pour leur permettre d'être activés par la lumière.

    Le souvenir de la décharge électrique effacé... puis réactivé

    Si on n'a pas encore la preuve de l'existence des neurones engrammes, leur fonctionnement supposé a été imaginé par les spécialistes. Ils supposent que ces neurones subissent des modifications chimiques selon un processus appelé "la consolidation de la mémoire". Un des changements clé consiste au renforcement des synapses, ces structures qui permettent à des groupes de neurones de se transmettre des messages. Pour éprouver ce fonctionnement théorique, les chercheurs du MIT ont tenté de voir ce qui se passerait si cette consolidation des synapses ne se produisait pas. Ainsi, ils ont administré à des souris une substance chimique, l'anisomycine, qui bloque la synthèse de protéines dans les neurones immédiatement après la formation d'un nouveau souvenir, empêchant cette consolidation.

    EXPÉRIENCE. Concrètement, un premier groupe de rongeurs avait été placé dans une cage dite "A" où il avait reçu une décharge électrique dans les pattes. Placées ultérieurement dans cette même cage, les souris non traitées ont aussitôt montré leur frayeur indiquant qu'elles se souvenaient de cette expérience traumatisante. En revanche, les autres, auxquelles ont avait administré de l'anisomycine, empêchant la consolidation de la mémoire, étaient de toute évidence sans souvenir et sont restées sans réaction. Par la suite, les chercheurs ont réactivé le processus de consolidation des synapses par des impulsions lumineuses chez ces souris amnésiques, lesquelles ont alors recouvré totalement la mémoire de la décharge électrique. Et même placées dans une autre cage, elles étaient paralysées de peur.

    Cette recherche a donc permis de dissocier les mécanismes de stockage de la mémoire de ceux permettant de la former et de la récupérer, souligne Thomas Ryan, un chercheur du MIT, coauteur de cette recherche. Pour le professeur Tonegawa cela montre que dans certaines formes d'amnésie la mémoire du passé n'a peut-être pas été effacée, mais est simplement "inaccessible". Selon lui, "ces travaux fournissent un éclairage surprenant sur la nature de la mémoire et vont stimuler de futures recherches sur la biologie de la mémoire et de sa restauration clinique".

     

  • Un invention étonnante mais.... très intelligente!

    Des smartphones pour combattre l’onchocercose et le loa !

    Des chercheurs de Berkeley ont mis au point une méthode de détection de parasites potentiellement mortels à l’aide de smartphones et d’éléments imprimés en 3D.

    Chaque semaine ou presque, une nouvelle utilisation du smartphone est imaginée ou fait déjà l’objet d’une exploitation commerciale et c’est souvent au sein d’une université que les projets se concrétisent. Il faut en effet des équipes pluridisciplinaires pour faire aboutir un projet exploitant l’optique d’un smartphone qui si elle semble rudimentaire est en réalité d’une redoutable performance avec des logiciels d’analyse vidéo sophistiqués. Plutôt que de se contenter de capturer des milliers de selfies on peut exploiter l’optique d’un smartphone dans un but inattendu comme le diagnostic de parasitoses qui sont endémiques dans les pays sub-tropicaux et équatoriaux. C’est ce type de projet qui a été concrétisé au département de Bioengineering de l’Université de Californie à Berkeley avec la collaboration de la Faculté de Médecine de Yaoundé au Cameroun et l’IRD à Montpellier.

    L’optique du smartphone est utilisée pour identifier et quantifier les parasites contenus dans une goutte de sang prélevée au bout d’un doigt et transférée dans un capillaire. Le smartphone réalise un film rapide et une application spécialement développée dans ce but permet de reconnaître le type de parasite et d’effectuer un comptage. Plus besoin de microscope ou de loupe binoculaire fragiles et coûteux. Le smartphone est logé sur un boitier fabriqué par impression 3D contenant l’ensemble des éléments essentiellement mécaniques commandés par le smartphone en Bluetooth. Il n’est plus nécessaire de procéder à des marquages fluorescents des parasites pour les reconnaître ni de préparer des lames qu’il faut colorer, ce qui prend beaucoup de temps et les différentes étapes de manipulation d’un échantillon accroissent les possibilités d’erreurs. Le smartphone réalise un film des parasites en mouvement dans le capillaire contenant le sang fraîchement prélevé, et, par analyse des mouvements et comptage, rend le résultat en quelques secondes. Se déplacer en brousse auprès de populations souffrant de parasitoses de manière endémique avec ce boitier à peine plus grand qu’un paquet de cigarettes permettra ainsi de dépister la présence de loa, filaire responsable de prurits, d’éléphantiasis et de problèmes visuels quand il prend à ce nématode qui peut atteindre quelques centimètres de long l’idée d’aller visiter la conjonctive. Le vecteur de ce nématode est une mouche suceuse de sang, la chrysops.

    Le « périphérique » de smartphone mis au point à l’U.C. Berkeley est également adapté à la détection d’un autre nématode responsable de l’onchocercose, une parasitose beaucoup plus redoutable car elle est responsable d’un grand nombre de cécités irréversibles, la cécité des rivières. Le parasite est également transmis par une mouche suceuse de sang au nom charmant de simulie. De plus l’onchocercose est extrêmement débilitante pour l’état de santé général car le ver, à sa mort, libère des antigènes induisant de très fortes réactions immunitaires pouvant éventuellement conduire à la mort. Au cours du cycle de reproduction on retrouve des micro-filaires dans le sang et l’invention de l’UC Berkeley est donc adaptée pour différencier, dans les zones infestées, la présence de Loa ou d’Onchocerca volvulus. Les praticiens locaux peuvent alors décider du traitement à administrer aux malades. Un seul produit est réellement efficace pour ces parasitoses qui affectent des dizaines de millions de personnes en Afrique et en Amérique Centrale, l’ivermectine. Elle est distribuée gratuitement par les Laboratoires Merck dans les pays où les filarioses sont endémiques. Mais il y a un gros problème : ce produit est indirectement toxique pour le cerveau. Les campagnes massives de traitement des personnes parasitées doivent impérativement débuter par une identification précise de la présence de l’un ou l’autre ou des ceux nématodes. En effet, si on traite un malade atteint d’onchocercose avec de l’ivermectine et que celui-ci est également infecté par le loa, une forte densité de ce ver dans le sang peut, lors de sa destruction massive par l’ivermectine, provoquer des atteintes cérébrales graves, ce ver libérant également des toxines provoquant une encéphalopathie souvent mortelle. Comme le loa infeste plus d’une douzaine de millions de personnes en Afrique et que ces mêmes individus sont susceptibles d’être également parasités par l’onchocerca, ce « détail » a freiné l’éradication de ces nématodes à l’aide d’ivermectine.

    On peut donc se féliciter de l’ingéniosité de ces universitaires et de leurs étudiants qui a abouti à cet outil de dépistage peu coûteux qui va permettre de mettre enfin en place une campagne d’éradication car l’homme est le seul réservoir naturel de ces parasites.

    http://newscenter.berkeley.edu/2015/05/06/video-cellscope-automates-detection-of-parasites/

    http://cellscope.berkeley.edu

  • Des hominines taillaient déjà des outils il y a 3,3 millions d'années

    Il y a un mois environ, l'annonce de l'archéologue française du CNRS Sonia Harmand, qui codirige le West Turkana Archaeological Project (WTAP), avait fait l'effet d'une bombe en paléoanthropologie. La chercheuse et ses collègues viennent finalement de publier dans Nature un article présentant la découverte des plus vieux outils attribuables à ce jour à la lignée humaine. Trouvés non loin du lac Turkana, au Kenya, ils sont âgés de 3,3 millions d'années et montrent qu’avant l’apparition d’Homo, des hominines taillaient déjà des outils en pierre.

    Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

    Jason Lewis voulait être paléoanthropologue et réaliser des fouilles en Afrique orientale depuis l'âge de 13 ans après avoir lu un livre sur Lucy, la célèbre Australopithecus afarensis. On le voit ici en compagnie de Sonia Harmand qui a toujours été passionnée par la quête de nos origines et le rôle des outils dans l'évolution cognitive des hominines. Elle voulait elle aussi travailler dans le berceau de l'humanité, où les premiers chapitres de l'histoire humaine sont préservés. Les voici réunis sur cette photo où ils examinent les plus vieux outils découverts à ce jour.

    Jason Lewis (à droite) voulait être paléoanthropologue et réaliser des fouilles en Afrique orientale depuis l'âge de 13 ans après avoir lu un livre sur Lucy, la célèbre Australopithecus afarensis. En compagnie de Sonia Harmand qui a toujours été passionnée par la quête de nos origines et le rôle des outils dans l'évolution cognitive des hominines. Elle voulait elle aussi travailler dans le berceau de l'humanité, où les premiers chapitres de l'histoire humaine sont préservés.

    C’est une découverte majeure, l’une de celles qui marquent une vie de chercheur et qui fait date dans l’histoire des sciences. Elle a été réalisée un matin du 9 juillet 2011 par l’archéologue française Sonia Harmand et son collègue Jason E. Lewis, également en poste à l’université de Stony Brook (États-Unis). Tous deux directeurs du  West Turkana Archaeological Project (WTAP) et respectivement Research Associate Professor et Research Assistant Professor au Turkana Basin Institute (TBI), ils s’étaient écartés par erreur de leur de chemin alors qu’ils menaient une campagne de fouilles dans le nord du Kenya, sur la berge ouest du lac Turkana. Tout en cherchant à retourner sur sa route, l’équipe examinait le sol à l'endroit qui allait être baptisé plus tard le site de Lomekwi 3. Les archéologues ont fini par découvrir avec l'aide d'un indigène, Sammy Lokorodi, des outils taillés dont l’âge était encore indéterminé à ce moment-là.

    La vallée du Grand Rift est un espace privilégié pour les recherches archéologiques et paléoanthropologiques qui permettent d'en apprendre davantage sur les origines de l'Homme. La " Mission Préhistorique " au Kenya, un projet franco-kenyan, a mené des fouilles sur la rive ouest du lac Turkana. En 1997, elle y fait une découverte majeure en mettant au jour les plus anciens outils taillés au Kenya. Aujourd'hui, le record est battu. Ces images donnent une bonne idée de ce que représentent les fouilles ayant conduit à la découverte de Lomekwi 3.

    L’étude de ces outils et leur datation allaient occuper pendant des années une équipe internationale de 19 chercheurs, dont certains sont membres du CNRS, de l'Inrap et de l'université de Poitiers. Jusqu’à présent, on attribuait une telle industrie lithique à des membres du genre Homo, comme Homo habilis. Mais certains se demandaient si des hominines, tels les fameux australopithèques comme Lucy, n’étaient pas déjà capables d’une telle prouesse il y a plus de 3 millions d'années. Encore fallait-il dater de façon fiable les outils trouvés sur Lomekwi 3 (voir les images des fouilles sur Flickr) et convaincre ainsi l’ensemble de la communauté scientifique. Il s'agissait là d'une démarche nécessaire pour pouvoir attribuer ces artefacts à certains des hominines qui vivaient dans la région du lac Turkana il y a quelques millions d’années.

    Le site de Lomekwi 3. Le chantier de fouille se trouve dans la zone triangulaire.

    Les outils ont été trouvés sur le site de Lomekwi 3, au Kenya. Le chantier de fouille se trouve dans la zone triangulaire, au milieu sur l'image. © MPK-WTAP

     

    Des outils datés indirectement par téphrostratigraphie

    Pour dater ces outils, les chercheurs ont eu recours à une méthode bien connue qu'il est possible d'employer lorsque l’on dispose d’une couche de sédiments prise en sandwich entre deux couches de cendres volcaniques. Les principes de la stratigraphie permettent en effet d'établir une chronologie relative : sauf perturbation géologique, une strate est toujours plus vieille que celle qui la recouvre. Dater deux couches de cendres entre lesquelles s’intercale une couche sédimentaire dans laquelle peut se trouver des fossiles ou des outils permet donc, en principe, d’encadrer l’âge de la couche sédimentaire et ce qu’elle contient.

    Dans le cas du site de Lomekwi 3, la téphrostratigraphie a pu être mise en pratique. Cette technique rend possible la datation des couches de cendres par des procédés physico-chimiques. Elle permet de corréler les couches étudiées à d'autres couches de cendres datées par radiométrie. Afin de consolider les estimations des âges obtenues, la mémoire magnétique des sédiments entourant les outils a été consultée. La chronologie des inversions magnétiques permet en effet de dater des roches grâce à la science du paléomagnétisme.

    Le site de Lomekwi 3 est visible sur Google Maps. © Google

    Homo habilis n'était pas le premier hominine taillant la pierre

    Il a alors fallu se rendre à l’évidence. Comme l’expliquent les 19 archéologues, géologues, paléontologues et paléoanthropologues dans un article tout juste publié dans Nature, les outils de Lomekwi 3 sont âgés de… 3,3 millions d’années environ. Ce sont les plus anciens découverts à ce jour. Ils sont trop vieux pour être attribués à des représentants du genre Homo connus, en particulier Homo habilis, que l'on croyait être le premier à tailler des outils.

    C’est une révolution, non seulement parce que cela repousse d’au moins 700.000 ans dans le passé les débuts de l’industrie lithique chez les hominines mais aussi parce que cela indique qu’elle a débuté avant l’apparition du genre Homo. Il semble donc que l’on soit actuellement en présence d’un changement de paradigme au sens de Thomas Kuhn, bien que celui-ci pointait rétrospectivement le bout de son nez depuis quelques années déjà. Ce qui est certain c’est que, comme l’explique Sonia Harmand, " ces outils mettent en lumière une période inattendue et inconnue de l’histoire du comportement des hominines et ils peuvent nous apprendre beaucoup sur le développement cognitif de nos ancêtres que nous ne pouvions comprendre uniquement à partir de leurs fossiles ".

    Jason Lewis fait quant à lui remarquer : " La conception habituelle de l’évolution humaine supposait que l’origine de l’industrie lithique était liée à l’émergence du genre Homo. Le développement de cette technologie était aussi supposé être connecté au changement climatique ayant provoqué le développement de la savane. L’hypothèse était donc que seule notre lignée avait accompli le bond cognitif consistant à faire se percuter des pierres pour en tirer des éclats et que cela avait été à la source du succès de notre processus évolutif ".

    Cette découverte est celle des plus vieux outils taillés par des hominines connus aujourd'hui. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l'expression " Traduire les sous-titres ". Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez " français ", puis cliquez sur " OK ". © YouTube, sbcomm

    Une industrie lithique initiée dans la forêt ?

    On reconnaît dans la réaction de Jason Lewis la formulation de la théorie de l’East Side Story d’Yves Coppens. Bien qu’ayant perdu beaucoup de terrain ces dernières années à la suite de découvertes de fossiles d’hominines au point que son auteur l’ait abandonnée, elle supposait que le changement climatique avait conduit des forêts à se transformer en savane. Nos ancêtres aurait ainsi dû se redresser pour marcher d’une zone restée boisée à une autre et pour repérer au loin la présence de prédateurs ou de nourriture, ce qui avait conduit à la libération des mains, les rendant disponibles pour fabriquer et utiliser des outils.

    Mais l’étude des outils de Lomekwi 3 ainsi que la reconstitution de l’environnement où les hominines les ont taillés dans des blocs de lave lourds et volumineux conduit à une tout autre image. La région autour du site de Lomekwi 3 était en effet plutôt boisée il y a 3,3 millions d’années. " Les hominines qui y vivaient ne devaient probablement pas se trouver dans la savane ", selon Jason Lewis. Sonia Harmand ajoute d’ailleurs que l’étude de la taille des outils fait apparaître l'utilisation de gestes qui rappellent ceux des chimpanzés utilisant des pierres pour ouvrir des fruits à coque. On est donc peut-être en présence d’une technologie en transition, utilisée pour exploiter des plantes en forêt et précédant celle utilisée par Homo habilis pendant l’Oldowayen, il y a entre 2,6 et 1,7 millions d’années environ.

    Nous ne sommes probablement pas encore au bout de nos surprises. Sonia Harmand est certaine que les outils trouvés ne sont pas les tout premiers produits par des hominines. Bien que rudimentaires par certains côtés, ils sont trop complexes pour être le produit de chocs au hasard et il doit donc exister des outils plus anciens encore. Les recherches vont donc continuer dans le fascinant bassin du Turkana.