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Les scientifiques de Rockefeller développent la technique neuve qui capte l'instantané détaillé de l'activité cérébrale

Quand il s'agit d'activité cérébrale de mesure, les scientifiques vont voir des outils qui peuvent jeter un coup d'oeil précis à une petite part du cerveau (moins d'un mm cubique), ou tremblé un plus grand endroit. Maintenant, les chercheurs à l'université de Rockefeller ont décrit une technique neuve qui combine le meilleur des mondes--elle capte un instantané détaillé d'activité globale dans le cerveau de souris.

« Nous avons voulu développer une technique qui te montrerait le niveau de l'activité à la précision d'un neurone unique, mais à l'écaille du cerveau entier, » dit l'étude l'auteur Nicolas Renier, un boursier post-doctoral dans le laboratoire de Marc Tessier-Lavigne, professeur du laboratoire du développement du cerveau et du réglage, et président de l'université de Rockefeller.

La méthode neuve, décrite en ligne le 26 mai en cellule, prend une photo de tous les neurones actifs dans le cerveau à une heure précise. Le cerveau de souris contient des douzaines de millions de neurones, et une image typique dépeint l'activité d'approximativement un million de neurones, dit Tessier-Lavigne. « Le but de la technique est d'accélérer notre compréhension de la façon dont les travaux de cerveau. »

Rendant des cerveaux transparents

« À cause de la nature de notre technique, nous ne pouvons pas concevoir l'activité cérébrale sous tension au fil du temps--nous voyons seulement les neurones qui sont en activité à cette époque l'heure précise où nous avons pris l'instantané, » dit Eliza Adams, un étudiant de troisième cycle dans le laboratoire de Tessier-Lavigne et co-auteur de l'étude. « Mais ce que nous gagnons dans ce compromis est une vue complète de la plupart des neurones dans le cerveau, et la capacité de comparer ces populations neuronales actives entre les instantanés d'une façon robuste et impartiale. »

Voici comment l'outil fonctionne : Les chercheurs exposent une souris à une situation qui provoquerait l'activité cérébrale modifiée--comme prendre un médicament antipsychotique, des favoris de brossage contre un objectif tout en explorant, et parenting un chiot--effectuez alors la mesure après une pause. La pause est importante, explique Renier, parce que la technique mesure l'activité de neurone indirectement, par l'intermédiaire de la traduction des gènes neuronaux dans des protéines, qui prend environ 30 mn pour se produire.

Les chercheurs traitent alors le cerveau pour le rendre transparent--après une version améliorée d'un iDISCO appelé de protocole, développée par Zhuhao Wu, un associé post-doctoral dans le laboratoire de Tessier-Lavigne--et concevez-le utilisant la microscopie de nappe de lumière, qui prend l'instantané de tous les neurones actifs dans 3D.

Pour déterminer où un neurone actif est plac dans le cerveau, Christoph Kirst, un camarade au centre de Rockefeller pour des études dans la physique et la biologie, le logiciel développé pour trouver les neurones actifs et pour tracer automatiquement l'instantané à un atlas 3D du cerveau de souris, produit par l'institut de cerveau d'Allen.

Bien que chaque instantané d'activité cérébrale comprenne type environ un million de neurones actifs, les chercheurs peuvent tamiser par cette masse des caractéristiques relativement rapidement s'ils comparent un instantané à un autre instantané, dit Renier. En éliminant les neurones qui sont en activité dans les deux images, des chercheurs sont laissés seulement ces détail à chacun, leur permettant d'autoguider dedans sur ce qui est seul à chaque condition.

Observant et vérifiant comment les travaux de cerveau

Le but principal de l'outil, il ajoute, doit aider des chercheurs à produire des hypothèses au sujet de la façon dont les fonctions cérébrales qui alors peuvent être vérifiées dans d'autres expériences. Par exemple, utilisant leurs techniques neuves, les chercheurs, en collaboration avec Catherine Dulac et d'autres scientifiques à l'Université de Harvard, ont observé cela quand une souris adulte rencontre un chiot, une région de son cerveau connu pour être en activité pendant le parenting--appelé le noyau préoptique médial, ou MPO--s'allume. Mais ils ont également observé que, après que l'endroit de MPO devienne activé, il y a moins d'activité dans l'amygdale corticale, un endroit qui traite les réactions opposées, qu'ils ont trouvé pour être directement branché au MPO « région parenting ».

« Notre hypothèse, » dit Renier, « est que les neurones de parenting mettent le frein sur l'activité dans la région de crainte, qui peut supprimer des réactions opposées que les souris peuvent avoir vers des chiots. » En effet, les souris qui sont agressives aux chiots tendent à montrer plus d'activité dans l'amygdale corticale.

Pour vérifier cette idée, la prochaine opération est de bloquer l'activité de cette région du cerveau pour voir si ceci réduit l'agression chez les souris, dit Renier.

La technique a également des implications plus grandes que simplement examinant quels endroits du cerveau de souris sont en activité dans différentes situations, il ajoute. Elle pourrait être employée pour tracer l'activité cérébrale en réponse à n'importe quelle modification biologique, telle que la propagation d'un médicament ou d'une maladie, ou même pour explorer comment le cerveau prend des décisions. « Vous pouvez employer la même stratégie pour tracer quelque chose que vous voulez dans le cerveau de souris, » dit Renier.

Source:

Rockefeller University