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Les cerveaux de tous les mammifères montrent la connectivité égale, découvertes d'étude

Les chercheurs à l'université de Tel Aviv, aboutie par prof. Yaniv Assaf de l'école de la neurobiologie, les biochimies et la biophysique et l'école de Sagol de la neurologie et prof. Yossi Yovel de l'école de la zoologie, de l'école de Sagol de la neurologie, et du musée de Steinhardt de l'histoire naturelle, ont entrepris une étude premier-de-son-aimable conçue pour vérifier la connectivité de cerveau dans 130 substances mammifères. Les résultats intrigants, conjectures répandues de contradiction, ont indiqué que les niveaux de connectivité de cerveau sont égaux dans tous les mammifères, y compris des êtres humains.

Nous avons découvert cette connectivité de cerveau -- à savoir le rendement du transfert de l'information par le réseau neuronal -- ne dépend pas de la taille ou de la structure d'aucun cerveau spécifique. En d'autres termes, les cerveaux de tous les mammifères, des souris minuscules par des êtres humains à de grands taureaux et dauphins, montrent la connectivité égale, et les renseignements voyageurs avec le même rendement dans eux. Nous avons également constaté que le cerveau préserve ce reste par l'intermédiaire d'un mécanisme spécial de compensation : quand la connectivité entre les hémisphères est élevée, la connectivité dans chaque hémisphère est relativement inférieure, et vice versa. »

Prof. Yaniv Assaf, école de la neurobiologie, université de Tel Aviv

Les participants ont inclus des chercheurs de l'institut vétérinaire de Kimron dans Beit Dagan, l'école de l'informatique au TAU et la faculté de médecine du Technion. Le papier était publié en neurologie de nature le 8 juin.

La « connectivité de cerveau est une caractéristique centrale, critique au fonctionnement du cerveau, » prof. Assaf explique. « Beaucoup de scientifiques ont supposé que la connectivité dans l'esprit humain est comparée sensiblement plus élevé à d'autres animaux, comme explication possible pour le fonctionnement supérieur « de l'animal humain. «  » D'autre part, selon prof. Yovel, « nous savons que des fonctionnalités clé sont économisées dans tout le processus évolutif. Ainsi, par exemple, tous les mammifères ont quatre membres. Dans ce projet nous avons souhaité explorer la possibilité que la connectivité de cerveau peut être une fonctionnalité clé de ce genre -- mis à jour dans tous les mammifères indépendamment de leur taille ou structure cérébrale. À cet effet nous avons utilisé les outils de recherches avancés. »

Le projet a commencé par des IRMs avancés de diffusion des cerveaux d'environ 130 mammifères, chacun représentant une substance différente. (Tous les cerveaux ont été enlevés des animaux morts, et aucun animal pas euthanized aux fins de cette étude.) Les cerveaux, obtenus à partir de l'institut vétérinaire de Kimron, ont représenté très une large gamme de mammifères -- de "bat" minuscules pesant 10 grammes aux dauphins dont le grammage peut atteindre des centaines de kilogrammes. Puisque les cerveaux environ de 100 de ces mammifères IRM-n'avaient été jamais balayés avant, le projet a produit d'un roman et mondial - seule base de données. Les cerveaux de 32 êtres humains vivants ont été également balayés de la même manière. La seule technologie, qui trouve la question blanche dans le cerveau, a permis aux chercheurs de reconstruire le réseau neuronal : les neurones et leurs axones (fibres nerveuses) par dont l'information est transférée, et les synapses (jonctions) où ils se réunissent.

Le prochain défi comparait les échographies de différents types d'animaux, dont les cerveaux varient grand dans la taille et/ou structurent. À cet effet les chercheurs ont employé les outils de la théorie de réseau, une succursale des mathématiques qui leur a permise de produire et appliquer un outil uniforme de la conductivité de cerveau : le nombre de synthèses qu'un message doit croiser pour obtenir d'un emplacement à l'autre dans le réseau neuronal.

« Le cerveau d'un mammifère se compose des deux hémisphères branchés entre eux par un ensemble de fibres neurales (axones) cette information de transfert, » prof. Assaf explique. « Chaque cerveau que nous avons balayé, nous a mesuré quatre outils de connectivité : connectivité dans chaque hémisphère (liens intrahemispheric), connectivité entre les deux hémisphères (interhemispheric), et connectivité générale. Nous avons découvert que la connectivité générale de cerveau demeure la même pour tous les mammifères, grand ou petit, y compris des êtres humains. En d'autres termes, renseignements voyageurs d'un emplacement à l'autre par le même nombre de synapses. Il doit dire, cependant, que les différents cerveaux emploient différentes stratégies pour préserver cette mesure égale de connectivité générale : certains montrent la connectivité interhemispheric intense et la plus faible connectivité dans les hémisphères, alors que d'autres manifestent l'opposé. »

Prof. Yovel décrit une autre découverte intéressante. « Nous l'avons constaté que les variations de la compensation de connectivité caractérisent non seulement des espèces différentes mais également de différentes personnes dans la même substance, » dit. « En d'autres termes, les cerveaux de quelques rats, "bat", ou êtres humains montrent une connectivité interhemispheric plus élevée aux dépens de la connectivité dans les hémisphères, et l'autre voie autour -- comparé à d'autres de la même substance. Elle serait fascinante pour présumer comment les différents types de connectivité de cerveau peuvent affecter des fonctions cognitives variées ou des capacités humaines telles que des sports, la musique ou des maths. De telles questions seront abordées dans notre future recherche. »

« Notre étude a indiqué une loi universelle : La conservation de la connectivité de cerveau, » prof. Assaf conclut. « Cette loi indique que le rendement du transfert de l'information dans le réseau neuronal du cerveau est égal dans tous les mammifères, y compris des êtres humains. Nous avons également découvert un mécanisme de compensation qui équilibre la connectivité en chaque cerveau mammifère. Ce mécanisme s'assure que la connectivité élevée dans une région du cerveau spécifique, probablement manifestée par un certain talent spécial (par exemple des sports ou musique) est toujours contrée par connectivité relativement inférieure dans une autre partie du cerveau. Dans de futurs projets nous vérifierons comment le cerveau compense la connectivité améliorée liée aux capacités spécifiques et aux processus d'apprentissage. »

Source:
Journal reference:

Assaf, Y., et al. (2020) Conservation of brain connectivity and wiring across the mammalian class. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-020-0641-7.