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Des chercheurs financés par l'UE ont développé une nouvelle technique innovante capable de cartographier les connexions et fonctions des neurones dans le cerveau, rapprochant ainsi les scientifiques du développement d'un modèle informatique du cerveau.

L'étude, publiée dans la revue Nature, a été menée par un groupe de neuroscientifiques de l'University College de Londres (UCL) et en partie financée par une subvention de recherche du Conseil européen de la recherche au titre du septième programme-cadre (7e PC).

Il existe près de 100 milliards de neurones dans le cerveau, chacun étant connecté à des milliers d'autres, résultant en un réseau de 150 billions de connexions (ou synapses).

Dans la même lignée que la génomique, qui cartographie notre composition génétique, ce nouveau type de recherche est appelée 'connectomique' car elle vise à cartographier les synapses cérébrales. Une fois que les scientifiques auront compris ces connexions, ils pourront observer comment l'information est transmise par les circuits cérébraux et comprendre comment nos perceptions, sensations et pensées sont générées.

Ces connaissances permettraient d'approfondir notre compréhension de la maladie d'Alzheimer, de la schizophrénie et des attaques cérébrales.
«Comment pouvons-nous comprendre comment les circuits neuronaux fonctionnent?» se demande le Dr Tom Mrsic-Flogel, l'un des chercheurs de l'UCL. «Nous avons d'abord besoin de comprendre la fonction de chaque neurone et déterminer les autres neurones avec lesquels il est connecté. Si nous parvenons à cartographier les connexions entre neurones de certaines fonctions, nous serons en mesure de commencer le développement d'un modèle informatique permettant d'expliquer comment les dynamiques complexes des réseaux neuronaux génèrent les pensées, les sensations et les mouvements.»
L'équipe a utilisé une technique développée sur des souris qui leur permettait d'associer l'information sur la fonction d'un neurone aux détails sur les connexions synaptiques. En utilisant l'imagerie à haute résolution pour observer le cortex visuel des souris, qui contient des milliers de neurones et des millions de connexions différentes, l'équipe a pu détecter les neurones répondant à un stimulus particulier horizontal.

Les chercheurs ont ensuite étudié un autre sous-ensemble de neurones pour voir lesquels réagissaient aux mêmes stimuli, ce qui leur a permis de déterminer si ces neurones étaient connectés par voie synaptique au premier groupe de neurones.

Ils ont découvert que les neurones qui répondaient comme les autres au même stimulus visuel, tels que des signaux dans la même orientation (horizontale ou verticale) ou plus complexes tels que des visages, étaient plutôt reliés entre eux qu'avec ceux répondant à un autre stimulus.

Les résultats de cette étude font donc progresser nos connaissances sur la possibilité que les connexions locales entre neurones sont sporadiquement aléatoires et indépendantes de la fonction du neurone ou si les neurones se connectent à d'autres neurones après avoir répondu à un stimulus particulier.
«Nous commençons à simplifier la complexité du cerveau», commente le Dr Mrsic-Flogel. «Une fois que nous aurons compris les fonctions et la connectivité des neurones dans les différentes couches du cerveau, nous pourrons développer une simulation informatique permettant de démontrer comment ce remarquable organe fonctionne. Mais il nous faudra encore quelques années d'efforts concertés entre scientifiques et une puissance informatique poussée avant que cela ne soit réalisable.»
Comprendre les mécanismes internes du cerveau est désormais plus réalisable grâce à cette étude et offre ainsi aux neuroscientifiques un nouvel outil avec lequel ils pourront mieux explorer l'organe humain le plus intriguant. Ces résultats ont également des implications positives sur le circuit fonctionnel des régions impliquées dans le toucher, l'ouie et le mouvement.

Pour de plus amples informations, consulter :

University College de Londres :
http://www.ucl.ac.uk/

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Catégorie : Résultats de projets
Source des informations : University College de Londres; Revue Nature
Référence du Document : Ko, H., et al. (2011) Functional specificity of local synaptic connections in neocortical networks. Revue Nature. DOI : 10.1038/nature09880.
Codes de Classification de l'Index des Sujets : Prestations/services de soins de santé ; Innovation, Transfert de technologies; Sciences du vivant; Médecine, santé ; Recherche scientifique

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