Les nouvelles cartes du cerveau capturent le comportement parental dans les clichés instantanés

Les régions qui sont éclairées en blanc et en jaune sur cet instantané du cortex cérébral représentent les neurones associés aux moustaches d'une souris qui sont activées lorsque la souris explore un nouvel environnement.

Source: Avec l'aimable autorisation du Laboratoire de développement et de réparation du cerveau à l'Université Rockefeller

Récemment, l'imagerie cérébrale est devenue plus vive, à la manière d'un Kodachrome. Cette semaine, des chercheurs de l'Université Rockefeller de New York ont ​​annoncé une technique de neuroimagerie révolutionnaire qui leur permet de créer des instantanés colorés qui englobent l'intégralité du cortex cérébral d'un cerveau de souris dans une seule image.

Ces images du cerveau à la fine pointe de la technologie sont révolutionnaires d'un point de vue neuroscientifique … Elles sont aussi très agréables à regarder. À mon avis, d'immenses toiles de ces images captivantes ne sembleraient pas hors de propos au Musée d'Art Moderne (MoMA). Personnellement, j'étais excité de voir ces images sortir de Rockefeller parce que ma mère a travaillé avec René Dubos dans les années 1960 quand il était à leur institut en train d'écrire son chef-d'oeuvre gagnant du prix Pulitzer, So Human an Animal .

La nouvelle technique de neuroimagerie de pointe de Rockefeller est appelée «ClearMap» et est capable de créer des instantanés dynamiques qui représentent tous les neurones actifs dans le cerveau à un moment précis. Actuellement, les chercheurs de Rockefeller et de l'Université Harvard utilisent ClearMap pour étudier les régions du cerveau impliquées dans le comportement parental.

ClearMap prend des instantanés de tout le cortex cérébral

Jusqu'à présent, les neuroscientifiques se sont appuyés sur des outils d'imagerie cérébrale qui ne permettent d'observer que très précisément une très petite partie du cerveau des mammifères (moins d'un millimètre cube) ou d'examiner de façon floue une plus grande surface du cerveau. Ce qui rend cette nouvelle technique révolutionnaire, c'est que les chercheurs de Rockefeller ont créé une méthode qui combine le meilleur des deux mondes. . . ClearMap capture un instantané détaillé de l'activité globale et crée un atlas de l'ensemble du cerveau de la souris.

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La nouvelle méthode est décrite dans un rapport de mai 2016, «Cartographie de l'activité cérébrale par analyse automatisée du volume des gènes immédiats», qui apparaît en ligne dans la revue Cell .

Source: Avec l'aimable autorisation du Laboratoire de développement et de réparation du cerveau à l'Université Rockefeller

Cette recherche a eu lieu dans le laboratoire de Marc Tessier-Lavigne, professeur au Laboratoire de développement et de réparation du cerveau, et actuellement président de l'Université Rockefeller. Dans un communiqué, Tessier-Lavigne explique: «Le cerveau de la souris contient des millions de neurones et une image typique représente l'activité d'environ un million de neurones. Le but de cette technique est d'accélérer notre compréhension du fonctionnement du cerveau. "

Eliza Adams, étudiante au laboratoire de Tessier-Lavigne et coauteure de l'étude, a ajouté: «En raison de la nature de notre technique, nous ne pouvons pas visualiser l'activité cérébrale au fil du temps – nous ne voyons que des neurones actifs à un moment précis nous avons pris l'instantané. Mais ce que nous gagnons dans ce compromis est une vue complète de la plupart des neurones dans le cerveau, et la possibilité de comparer ces populations neuronales actives entre les instantanés d'une manière robuste et non biaisée. "

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Même si chaque instantané de l'activité cérébrale comprend généralement au moins un million de neurones actifs, les chercheurs sont en mesure de passer au crible des masses de données relativement rapidement en comparant un instantané au suivant dans un diaporama. Simplement en éliminant les neurones actifs dans les deux instantanés, les chercheurs peuvent déterminer quels neurones sont activés dans chaque état unique.

Observer et tester comment fonctionne le cerveau parental

Actuellement, l'objectif principal de cet outil d'imagerie est d'aider les chercheurs à générer des hypothèses sur les fonctions cérébrales qui peuvent ensuite être testées dans d'autres expériences sur le comportement parental. À l'aide de la nouvelle technique ClearMap, les chercheurs de l'Université Rockefeller ont collaboré avec Catherine Dulac et d'autres scientifiques de l'Université Harvard afin d'observer quelles régions du cerveau sont activées pendant le soin parental.

Les chercheurs ont découvert que lorsqu'une souris adulte rencontre un chiot, une région de son cerveau connue pour être active pendant la parentalité – le noyau pré-optique médian, ou MPO – s'allume. Cependant, ils ont également remarqué que chaque fois que la zone MPO est activée, il y a moins d'activité neurale dans l'amygdale corticale.

L'amygdale a de nombreuses fonctions, mais est largement considérée comme un domaine qui traite les réponses aversives basées sur la peur. Fait intéressant, les chercheurs ont constaté que l'amygdale est directement connecté à la «région parentale» MPO. Dans une déclaration, l'auteur de l'étude, Nicolas Renier, a expliqué cette connexion,

"Notre hypothèse est que les neurones parentaux freinent l'activité dans la région de la peur, ce qui peut supprimer les réactions aversives que les souris peuvent avoir envers les petits. En effet, les souris qui sont agressives envers les chiots tendent à montrer plus d'activité dans l'amygdale corticale. Pour tester cette idée, l'étape suivante consiste à bloquer l'activité de cette région du cerveau pour voir si cela réduit l'agressivité chez les souris. "

Bien que ce soit de la pure spéculation de ma part, on pourrait faire une supposition éclairée que cette découverte pourrait aider à expliquer les racines neurobiologiques des mères sans amour et des pères absents. Peut-être que les êtres humains avec une connectivité cérébrale atypique entre le MPO et l'amygdale ne sont pas biologiquement câblés pour nourrir leurs enfants? Il sera intéressant de voir si de futures recherches utilisant ClearMap conduisent à des interventions qui peuvent favoriser le lien parent-enfant dans des situations où les mécanismes parentaux biologiques innés vont de travers.

Cela dit, la technique ClearMap a des implications plus larges que de simplement regarder quelles zones cérébrales de la souris sont actives dans différentes situations. Cette nouvelle technique peut également être utilisée pour cartographier l'activité cérébrale en réponse à tout type de changement biologique. Cela pourrait inclure: tester l'efficacité d'un médicament; surveiller la propagation de la maladie; ou même explorer le processus de prise de décision dans le cerveau. "Vous pouvez utiliser la même stratégie pour cartographier tout ce que vous voulez dans le cerveau de la souris", explique Renier.

Conclusion: Les cerveaux de souris contiennent de nombreux indices pour comprendre les cerveaux humains

Cette nouvelle méthode de cartographie cérébrale est particulièrement importante parce que le cerveau de la souris et le cerveau humain sont étonnamment similaires. En fait, les gènes responsables de la construction et du fonctionnement du cerveau de la souris et du cerveau humain sont identiques à 90%. Par conséquent, cartographier l'ensemble du cerveau de la souris dans un seul instantané est un outil puissant pour identifier les mécanismes neuronaux des comportements humains et décoder les mystères de la neuropsychologie humaine.

ClearMap est une technologie d'imagerie cérébrale potentiellement révolutionnaire qui pourrait bénéficier à l'humanité dans un proche avenir. Restez à l'écoute pour en savoir plus sur ce sujet passionnant!

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