Des chercheurs japonais ont enregistré une vidéo en temps réel des pensées se formant dans le cerveau d'un animal vivant alors qu'il traque sa proie. Cela a été rendu possible en utilisant le poisson-zèbre avec sa jeune tête translucide et une protéine fluorescente qui s'illumine lorsque les neurones sont activés. Cette étude peut donner lieu à une toute nouvelle façon d'étudier et de suivre les voies empruntées par le cerveau chez les êtres vivants.

La recherche, publiée cette semaine (lien plus bas), a été menée par une équipe de chercheurs de l'Institut national japonais de génétique de la préfecture de Shizuoka.

Afin de créer l'effet visuel, les scientifiques ont utilisé des protéines fluorescentes vertes (GFP) qui s'allument lorsque les concentrations de calcium augmentent. Les scientifiques utilisent généralement des GFP sur mesure pour créer une image de l'activité cellulaire en temps réel, mais jusqu'à présent, cela n'avait pas été tenté sur des poissons vivants alors qu'ils se déplacer librement.

Une fois que la GFP a été mise au point (une protéine génétiquement modifiée appelée GCaMP7a), l'équipe l'a testé sur des larves de poisson-zèbre génétiquement modifiées qui avaient entre quatre et sept jours. À ce stade de leur vie, ils sont toujours transparents, ce qui permet aux scientifiques de scruter, de façon non invasive, l'intérieur de leur cerveau.

Les chercheurs se sont particulièrement intéressés au tectum optique du poisson-zèbre , la zone où son traitement visuel a lieu. Les chercheurs ont créé un poisson-zèbre transgénique spéciale, qui exprime la protéine particulière dans cette région.


L’activité neurale du poisson zèbre à l’approche d’une paramécie
Une fois que le microscope à fluorescence a été mis en place, les scientifiques ont effectué une série d'expériences destinées à stimuler les processus visuels du poisson. La première expérience impliquait un point sur ​​un écran que le poisson regardait se déplacer d'avant en arrière et la seconde comportait une paramécie, un petit organisme dont se nourrissent les poissons-zèbres.

Quand le poisson regardait ces stimuli se déplacer, les neurones se sont illuminés comme des vagues à travers le cerveau, un modèle de lumières qui, pour les scientifiques, correspond à l'activité neurologique liée au traitement visuel.

Vidéo : une larve transgénique de poisson-zèbre a été fixée dans de l'agar-agar et une tache a été présentée sur un écran à cristaux liquides placé du côté de l'œil droit. Les signaux de calcium (Ca2) ont été détectés sur le tectum gauche lors de l'apparition et la disparition de la tache. La tache a été présentée dans les 3 premières secondes de cette vidéo qui en fait 6. La vidéo est à 3x la vitesse réelle.


Et en effet, quand la paramécie était immobile, les scientifiques n'ont enregistré aucune activité. Encore plus surprenants, les chercheurs ont été capables de suivre ces modèles quand le poisson était immobilisé et aussi quand il était autorisé à nager librement à la recherche d'une proie.

À l'avenir, les scientifiques espèrent observer et cartographier l'activité neuronale dans le cerveau entier, y compris les zones nécessaires à l'apprentissage et à la réflexion.

Ci-dessous : une interview des auteurs de l'étude et la description de leur travail.


L'annonce sur le site de l'Institut national Japonais de génétique : Real-Time Visualization of Neuronal Activity during Perception. L'étude publiée dans Current Biology : Real-Time Visualization of Neuronal Activity during Perception.