Après son doctorat, Markram séjourne aux États-Unis comme boursier Fulbright au National Institute of Health (NIH), où il étudie les canaux ioniques des terminaisons synaptiques avec Elise F. Stanley. Il est ensuite boursier Minerva au laboratoire de Bert Sakmann à l'Institut Max Planck, à Heidelberg, en Allemagne, où il découvre dans les dendrites des signaux transitoires du calcium (calcium transients) provoquées par une activité infraliminale et par des potentiels d'action isolés se propageant de façon rétrograde dans les dendrites. Il commence également à étudier la connectivité entre les neurones, décrivant de façon très détaillée comment les neurones pyramidaux de la couche 5 sont interconnectés.
Dans certaines expériences, il modifie la synchronisation relative des potentiels d'action pré- et post-synaptiques unitaires pour révéler un mécanisme d'apprentissage opérant entre les neurones où une désynchronisation de l'ordre d'une milliseconde affecte la force du couplage entre les neurones. L'importance de ce timing a été retrouvée dans de nombreuses régions du cerveau et est connue sous le nom de plasticité synaptique fonction du temps d’occurrence des impulsions (Spike timing-dependent synaptic plasticity, STDP)[4].
Markram est nommé professeur assistant à l'Institut Weizmann, où il commence ses dissections systématiques de la colonne néocorticale. Il découvre que l'apprentissage synaptique peut aussi faire intervenir une variation de la dynamique synaptique (appelée redistribution de l'efficacité synaptique) en plus du renforcement observé des connexions. Il étudie les principes régissant la structure, la fonction et la dynamique émergente des microcircuits néocorticaux. Avec Wolfgang Maass[5], il développe ce qu'ils appellent la théorie de la machine à état liquide, ou informatique à haute entropie.
En 2002, il rejoint l'EPFL en qualité de professeur titulaire et fondateur/directeur du Brain Mind Institute (Institut cerveau-esprit) et directeur du Center for Neuroscience and Technology. (Centre des neurosciences et des technologies). Au BMI, au sein du Laboratoire de Microcircuiterie Neuronale, il continue d'étudier l'organisation de la colonne néocorticale, développe des outils pour réaliser des enregistrements par patch clamp multi-neuronaux combinés aux stimulations laser et électriques ainsi qu'aux enregistrements électriques multi-sites, à l'imagerie chimique et à l'expression des gènes[4].
En 2013, l'Union européenne octroie un financement de 1,3 milliard de dollars au Human Brain Project, sous la direction de Markram. Ce dernier affirme que l'objectif du projet est de parvenir, en l'espace d'une décennie, à une simulation de tout le cerveau humain sur un supercalculateur, ce qui pourrait révolutionner le traitement de la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies du cerveau. Moins de deux ans plus tard, le projet est pointé du doigt pour sa mauvaise gestion et ses objectifs exagérés et l'on demande à Markram de démissionner[6],[7].
Le , le Blue Brain Project publie la première reconstruction numérique et une simulation de la microcircuiterie d'un cortex somatosensoriel de rat nouveau-né[8].
↑Markram et Segal, «Electrophysiological characteristics of cholinergic and non-cholinergic neurons in the rat medial septum-diagonal band complex», Brain Research, vol.513, no1, , p.171–174 (PMID2350680, DOI10.1016/0006-8993(90)91106-Q)
↑Mark Honigsbaum, «Human Brain Project: Henry Markram plans to spend €1bn building a perfect model of the human brain», The Guardian, (lire en ligne, consulté le ).
↑Maass, Natschläger et Markram, «Real-Time Computing Without Stable States: A New Framework for Neural Computation Based on Perturbations», Neural Computation, vol.14, no11, , p.2531–2560 (PMID12433288, DOI10.1162/089976602760407955)
