Un aperçu détaillé sur les neurones du cerveau

Les neurones se servent d'impulsions électriques pour stocker, traiter, et transmettre des informations. Jusqu'à aujourd'hui, les chercheurs ne pouvaient corréler guère que les réponses neuronales aux changements de l'environnement, et enregistrer des réponses comportementales après avoir stimulé les neurones.

Dans le cadre du projet MANIPULATENEURALCODE (Determination of the neural code, or how the brain processes and stores information, by recording and stimulating neural activity in awake behaving mice), les scientifiques ont tenté de combiner ces deux approches. Manipuler l'activité des neurones souhaités et enregistrer leur activité permettrait de déterminer le modèle spatio-temporel de l'activité cérébrale responsable de la perception ou de l'activité.

Les chercheurs du projet ont réussi à utiliser la lumière pour enregistrer et manipuler de façon sélective l'activité neuronale, au niveau d'une seule cellule, via une microscopie avancée à deux photons. Ils ont mis au point des outils optogénétiques non-invasifs à l'aide d'une imagerie du calcium, pour enregistrer et stimuler plusieurs neurones simultanément, et ont étudié leur impact sur le comportement de souris. Cette approche est une analyse quantitative des réseaux neuronaux.

Pour la première fois, les chercheurs ont pu viser jusqu'à 20 neurones sélectionnés par l'utilisateur pour une activation optogénétique précise au niveau spatio-temporel, chez des animaux éveillés et actifs. Ils ont ainsi pu photostimuler la même population neuronale dans différentes conditions comportementales.

La boîte à outils optogénétique MANIPULATENEURALCODE permet une étude in vivo à haut débit, flexible et à long terme du cerveau du mammifère. De façon plus importante, cette technique non-invasive est exacte et permet d'étudier des circuits neuraux définis de façon fonctionnelle avec une résolution spatio-temporelle élevée. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue de renom Nature Methods (Packer et al, 2015).

La boîte à outils développée au cours du projet peut aider les scientifiques à tester la nature du code neural et à étudier le modèle naturel de l'activité dans les circuits neuraux. De ce fait, les scientifiques pourraient éventuellement dévoiler et résoudre le dysfonctionnement du cerveau dans des pathologies débilitantes comme l'anxiété, la dépression, la dépendance, l'autisme et les troubles du mouvement. Des millions de personnes affectées peuvent espérer une meilleure qualité de vie.