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Le réseau des liens entre les neurones indique comment des circuits de cerveau sont dispensés

Même les réseaux les plus simples des neurones dans le cerveau se composent de millions de liens, et l'examen de ces vastes réseaux est critique à comprendre comment les travaux de cerveau. Une équipe de recherche internationale, aboutie par R. Clay Reid, Wei Chung Allen Lee et Vincent Bonin à partir de l'institut d'Allen pour la science du cerveau, Faculté de Médecine de Harvard et recherche Flandre de la Neuro-Électronique (NERF), respectivement, a publié le plus grand réseau jusqu'à présent des liens entre les neurones dans le cortex, où le traitement de haut niveau se produit, et a indiqué plusieurs éléments essentiels de la façon dont des réseaux dans le cerveau sont dispensés. Les résultats sont cette semaine publiée dans la nature de tourillon.

« C'est un point culminant d'un programme de recherche qui a commencé il y a presque dix ans. Les réseaux de cerveau sont trop grands et complexes pour comprendre de façon disparate, ainsi nous avions l'habitude des techniques de haut-débit pour rassembler les ensembles de données énormes de l'activité cérébrale et câblage de cerveau, » dit R. Clay Reid, M.D., Ph.D., chercheur supérieur à l'institut d'Allen pour la science du cerveau. « Mais nous constatons que l'effort est absolument valable et que nous apprenons une énorme quantité au sujet de la structure des réseaux dans le cerveau, et éventuel comment la structure du cerveau est liée à son fonctionnement. »

« Bien que cette étude est un moment de point de repère dans un chapitre considérable de travail, c'est juste le début, » dit Wei-Chung Lee, Ph.D., instructeur en neurobiologie à l'école de médicament de Harvard et auteur important sur le papier. « Nous avons maintenant les outils pour embarquer sur la décompilation le cerveau en découvrant des relations entre le câblage de circuit et les calculs neuronaux et de réseau. »

« Pendant des décennies, les chercheurs ont étudié l'activité cérébrale et câblant en isolation, impossible de joindre les deux, » dit Vincent Bonin, investigateur principal à la recherche Flandre de la Neuro-Électronique. « Ce qui nous avons réalisé est jeter un pont sur ces deux royaumes avec le petit groupe sans précédent, joignant l'activité électrique dans des neurones avec les rapports synaptiques de nanoscale qu'ils établissent entre eux. »

« Nous avons trouvé une partie de la première preuve anatomique pour l'architecture modulaire dans un réseau cortical ainsi que la base structurelle pour la connectivité fonctionellement spécifique entre les neurones, » Lee ajoute. « Les approches que nous avons employées nous ont permises de définir les principes d'organisation des circuits neuraux. Nous sommes maintenant portés en équilibre pour découvrir les motifs corticaux de connectivité, qui peuvent agir en tant que les synthons pour le réseau cérébral fonctionnent. »

Lee et Bonin ont commencé en recensant des neurones dans le cortex visuel de souris qui a répondu aux stimulus visuels particuliers, tels que les barres verticales ou horizontales sur un écran. Lee a alors effectué les parts ultra-minces du cerveau et a capté des millions d'images détaillées de ces cellules visées et synapses, qui ont été alors reconstruites dans trois cotes. Les équipes des annotateurs sur les deux côtes des Etats-Unis ont simultanément tracé différents neurones par les piles 3D d'images et ont localisé des liens entre différents neurones.

Analyser cette richesse des caractéristiques a donné plusieurs résultats, y compris la première preuve structurelle directe de supporter l'idée que des neurones qui font les tâches assimilées sont pour être branchés entre eux que les neurones qui effectuent différentes tâches. En outre, ces liens sont plus grands, malgré le fait que ils sont embrouillés avec beaucoup d'autres neurones qui remplissent des fonctionnements entièrement différents.

Une « partie de ce qui effectue cette étude seule est la combinaison de la représentation fonctionnelle et de la microscopie détaillée, » dit Reid. « La caractéristique microscopique est d'écaille et de petit groupe sans précédent. Nous acquérons quelques connaissances très puissantes en apprenant d'abord quel fonctionnement un neurone particulier remplit, et alors voyant comment il branche aux neurones qui font les choses assimilées ou différentes.

« Il est comme un orchestre symphonique avec des lecteurs s'asseyant dans les positionnements faits au hasard, » Reid ajoute. « Si vous écoutez seulement quelques musiciens avoisinants, il ne semblera pas raisonnable. En écoutant chacun, vous comprendrez la musique ; elle devient réellement plus simple. Si vous demandez alors qui chaque musicien écoute, vous pourriez même figurer à l'extérieur comment elles effectuent la musique. Il n'y a aucun conducteur, ainsi l'orchestre doit communiquer. »

Cette combinaison des méthodes sera également utilisée dans un projet contracté par IARPA avec l'institut d'Allen pour la science du cerveau, l'université de Baylor du médicament, et l'Université de Princeton, qui recherche à écailler ces méthodes à un plus grand segment de tissu cérébral. La caractéristique de la présente étude est rendue accessible en ligne pour que d'autres chercheurs vérifient.

Source:

Allen Institute