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Des chercheurs filment des neurones en train d’apprendre

Neurosciences

Des chercheurs genevois et américains ont filmé pendant plusieurs semaines chez la souris un ensemble d’environ 500 neurones en train d’apprendre et de mémoriser.

Mis à jour le 25.04.2012 1 Commentaire
Les petits rongeurs sont en effet capables d’apprendre rapidement des tâches précises et complexes et de se concentrer pendant des heures.

Les petits rongeurs sont en effet capables d’apprendre rapidement des tâches précises et complexes et de se concentrer pendant des heures.
Image: ARCHIVES/AFP

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Des chercheurs se sont penchés sur le fonctionnement des neurones et plus particulièrement sur celles de la souris avec pour objectif de mieux comprendre les mécanismes de stabilité et de flexibilité à l’oeuvre dans le cerveau.

Les travaux de ces recherches ont été publiés dans Nature.

Ces mécanismes restent en effet largement méconnus, a indiqué mercredi l’Université de Genève (UNIGE) dans un communiqué. Pendant un séjour aux Etats Unis, le neurobiologiste Daniel Huber, nouvellement arrivé au Département des neurosciences fondamentales de l’UNIGE, a travaillé sur ces questions: «Que fait un neurone au quotidien? Est-ce qu’il participe toujours aux mêmes fonctions? Comment change sa réponse pendant l’apprentissage?»

Impossible chez l’humain

Une des façons d’y répondre était de suivre en direct l’activité d’un grand nombre de neurones durant un apprentissage, chose actuellement impossible chez l’être humain. La souris par contre constitue un excellent sujet pour ce genre d’investigation.

Ces petits rongeurs sont en effet capables d’apprendre rapidement des tâches précises et complexes et de se concentrer pendant des heures. Les chercheurs leur ont donc placé une minuscule fenêtre en verre sur le cerveau, par laquelle un microscope à deux photons a pu filmer quotidiennement l’activité des mêmes 500 neurones.

Les cellules nerveuses sous la fenêtre ont été préalablement modifiées génétiquement pour exprimer un marqueur fluorescent changeant d’intensité en fonction de leurs activités.

Différents circuits

La tâche des souris placées sous le microscope consistait à balayer l’espace devant elles avec leurs moustaches en quête d’un objet. Parfois l’objet était atteignable, parfois il ne l’était pas. Chaque fois que le rongeur réussissait à détecter l’objet correctement avec ses moustaches, il devait répondre avec un mouvement de la langue et recevait en récompense une goutte d’eau à boire.

«Ce dispositif met en relation un circuit sensoriel, le toucher des moustaches, avec un circuit moteur, celui du mouvement de la langue, pour signaler la détection de l’objet au bon moment et collecter la récompense ensuite», précise le neurobiologiste, cité dans le communiqué. Restait à suivre l’activité dans le cortex cérébral des souris pendant cet apprentissage.

«Nous avons ensuite corrélé l’activité individuelle de ces neurones avec toutes les actions de la souris, les différents mouvements des moustaches et de la langue. Un peu comme si on synchronisait la bande-son d’un film», ajoute Daniel Huber.

Cette masse de données a été confiée à des programmes algorithmiques de façon à les modéliser le plus fidèlement possible. Au final, M. Huber et ses collègues disposent d’un outil de décodage neuronal efficace et fiable, écrit l’UNIGE, soit une carte fonctionnelle des neurones décrivant leur implication dans les différents aspects de la tâche en question.

Circuit de la récompense

Cette carte a révélé plusieurs points fondamentaux. Alors que les mouvements des moustaches deviennent de plus en plus efficaces et précis pendant l’apprentissage, leur représentation neuronale reste relativement stable, sans modifications fondamentales dans l’activité des neurones concernés.

Par contre, la représentation neuronale de la récompense se démarque de plus en plus nettement. Les traces de l’expérience s’inscrivent sélectivement dans une population de neurones précise, celle qui active le mouvement de langue pour récolter la goutte d’eau.

D’autres analyses ont relevé que les neurones individuels restaient fidèlement liés à un certain aspect du comportement, mais que la plupart gardaient une grande flexibilité et pouvaient rester silencieux pendant des journées entières.

Cette stabilité fonctionnelle, malgré une flexibilité à participer (ou pas) à une certaine représentation neuronale au quotidien, a d’ailleurs été prédite dans différents travaux théoriques sur le sujet de l’apprentissage, conclut l’UNIGE. (ats/Newsnet)

Créé: 25.04.2012, 19h02

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1 Commentaire

Roberto Villarica

26.04.2012, 05:17 Heures
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Qu'est-ce un microscope à DEUX PHOTONS ??? Répondre