Les premières expériences façonnent les populations neuronales de manière surprenante


Les premières expériences façonnent les populations neuronales de manière surprenante

La façon dont le cerveau se transforme d'un groupe de cellules dans l'utérus en un organe complet et immensément complexe est une question importante à répondre. La recherche révolutionnaire révèle l'importance de l'expérience visuelle précoce pour façonner la manière dont les neurones se comportent.

Le cerveau en développement est toujours entouré de mystère.

Le débat sur la nature a constitué l'épine dorsale de l'enquête scientifique pendant de nombreuses années.

Comme les chercheurs ont découvert davantage sur les façons dont les animaux se développent, il est de plus en plus évident que la nature et l'éducation ont des rôles essentiels.

Ce n'est plus une discussion sur le fait que les gènes ou l'environnement sont la principale influence; Il est maintenant un moyen de comprendre comment chacun travaille ensemble pour créer le produit final. Les deux sont tout aussi importants à part entière.

Des recherches récentes, menées à l'Institut de recherche Scripps (TSRI), CA, ajoutent de nouvelles informations à considérer. Les résultats nous aident à comprendre comment les neurones du début du cerveau se différencient par les types de cellules que nous voyons chez les adultes.

Dans le cerveau, les circuits sont contrôlés par des groupes opposés de neurones excitateurs et inhibiteurs. Comme le suggèrent les noms, l'ancien groupe a tendance à exciter les voies alors que ces dernières ont tendance à inhiber et à prévenir les activités.

Ces deux groupes sont parfaitement équilibrés; Si l'un ou l'autre groupe deviendrait dominant, le cerveau serait soit surexcité, soit sur-inhibé, et le fonctionnement normal serait affecté.

Les têtards et le cerveau en développement

Dans le cerveau en développement, ces neurones n'ont pas encore été «choisis» pour devenir inhibiteurs ou excitateurs; Ce sont essentiellement des cellules identiques dans les premiers stades de développement. La façon dont ces cellules prennent leur décision de changer d'excitation ou d'inhibition n'est pas encore comprise.

Les chercheurs de TSRI - dirigé par l'auteur principal Hollis Cline, président du Département de Molecular et Cellular Neuroscience et directeur du Dorris Neuroscience Centre à TSRI - ont décidé d'étudier les premiers neurones inhibiteurs dans les têtards pour enquêter sur les facteurs susceptibles d'influencer la manière dont ils développent.

Les têtards ont été choisis comme animaux expérimentaux parce qu'ils sont translucides, ce qui permet à leurs neurones d'être facilement observés. En outre, leurs étapes de développement neuronal correspondent au développement de mammifères avant la naissance.

Les têtards ont été autorisés à nager librement sous un panel de lumières décalées, conçus pour reproduire ce qu'ils verraient lors de la natation dans la nature. Une technique appelée imagerie temporelle a suivi les neurones inhibiteurs individuels à mesure qu'ils se développaient au fil du temps.

Les neurones inhibiteurs se divisent en groupes

Les résultats ont montré que, malgré leur identité identique, les neurones inhibiteurs se divisaient en deux factions opposées. La moitié a renforcé leurs connexions et augmenté leurs taux de tir en réponse à la lumière, de la même manière que les neurones excitateurs réagissent. Une deuxième population de neurones inhibiteurs a diminué leur nombre de connexions et a tiré moins en réponse à la lumière.

En d'autres termes, deux ensembles de neurones qui semblaient essentiellement identiques ont répondu de manière opposée à la polarité en réponse à des stimuli lumineux.

L'un des auteurs principaux, et l'associé de recherche principal de TSRI, Hai-yan He, affirment: «La grande surprise était que les neurones qui semblent très semblables ont des réactions de plasticité opposées à l'expérience».

L'équipe a conclu que les stimuli visuels pourraient déclencher l'expression de certains gènes qui changent les neurones pour changer leur type. Ces résultats ont été un «énorme choc» pour les chercheurs, qui ne s'attendaient pas à ce que l'expérience produise des changements si profonds au début du développement du cerveau.

La fonction des neurones inhibiteurs dans les circuits de développement est définie aux premiers stades de développement que ce qu'on pensait auparavant - et elle est définie, au moins en partie, par les réponses des neurones à l'entrée sensorielle ".

Hollis Cline

Implications futures des sous-ensembles de neurones inhibiteurs

Avoir deux sous-groupes de neurones inhibiteurs pose une question intéressante: comment ces populations travaillent ensemble pour garder les neurones excitateurs en échec? Cline et ses collègues croient qu'un groupe de neurones inhibiteurs inhibent l'autre. Il peut fonctionner comme une couche secondaire de contrôle pour garder les choses en échec.

La recherche sur le développement des neurones excitateurs / inhibiteurs a le potentiel d'être important dans la conception des futurs médicaments. Si un médicament est créé pour stimuler les neurones inhibiteurs et renforce les deux sous-ensembles de manière égale, il pourrait éliminer le système de la synchronisation.

Comme il l'a dit: «Si vous ciblez une thérapie chez l'ensemble de la population et ignorez la diversité au sein de cette population, alors vous ne parviendrez pas à atteindre les résultats escomptés.

Une étude plus approfondie sera nécessaire pour comprendre comment ces neurones changent et les rôles qu'ils jouent, mais il présente un aperçu fascinant du cerveau précoce et de la façon dont son câblage incroyablement compliqué se développe régulièrement.

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