Essai et erreur : Le cerveau apprend de ses erreurs
Traduction : G.M.
ScienceDaily (14 février 2011) - Dans le cerveau en développement, d'innombrables connexions nerveuses se révèlent être inappropriées et par conséquent devront finalement être retirées. Le processus de création d'un réseau de neurones ne s'avère pas toujours précis et sans erreur. Le groupe de recherche du Dr Peter Scheiffele du Biocentre de l'Université de Bâle a été en mesure de documenter ce phénomène en utilisant des techniques avancées de microscopie dans le développement du cervelet, une région du cerveau requis pour le contrôle des mouvements fins. Le groupe du Dr Scheiffele a découvert qu'une protéine traditionnellement associée au développement des os est responsable de la correction des erreurs lors de la connection des neurones avec les bons neurones-cibles dans le cervelet.
Leurs résultats seront publiés la semaine prochaine dans la ligne, revue à accès libre PLoS Biology.
Le cerveau est un ensemble très complexe des réseaux neuronaux, dans lequel des milliers de types de neurones différents établisent des connexions neuronales, appelées synapses, avec d'autres neurones. Pour établir ces synapses, les neurones envoient des axones de leurs corps cellulaires, qui sont comme des extensions de fibres qui s'étendent dans les différentes régions du cerveau. Chaque neurone doit communiquer avec les neurones partenaires particuliers au cours du développement du cerveau, et c'est cette spécificité qui permet à différents circuits et à différentes régions du cerveau de remplir des fonctions différentes. Le cervelet, par exemple, a une connectivité très précise qui permet au cerveau d'utiliser des informations sensorielles (input) et les convertir en une réponse motrice exacte (sortie). Il y a un certain nombre de types de cellules dans le cervelet, dont deux sont les cellules de Purkinje et les cellules granulaires. Les fibres moussues sont un groupe d'entrées dans le cervelet, qui se connectent uniquement avec les cellules granulaires.
Dans leur étude, cependant, le groupe du Dr Scheiffele ont été en mesure de démontrer que ces entrées fibres moussues se connectent souvent avec les cellules de Purkinje au cours du développement précoce du cerveau, en plus des cellules granulaires. Ces connexions incorrectes de Purkinje sont ensuite éliminées par la suite en une semaine, établissant la spécificité appropriée dans le cervelet. Ils constatent aussi que Bone Morphogenetic Protein 4 (BMP4) permet de corriger ces erreurs initiales. À l'origine, BMP4 était liée à la spécialisation des cellules au cours de l'ostéogenèse. Cette protéine qui n'était pas connue auparavant est également responsable de la stabilité et la suppression des connexions neuronales .
"Si les connexions inappropriées entre les neurones ne sont pas éliminées par la suite, cela peut conduire à des perturbations importantes dans le cerveau. L'autisme pourrait également être liée à cette forme d'échec pour corriger les erreurs», explique Scheiffele. Le groupe de recherche au Biozentrum utilisé un modèle de souris génétique pour faire leurs observations. Avec l'aide d'une protéine fluorescente, les connexions nerveuses différentes pourraient être teintées et rendues visibles par une technique d'imagerie de pointe qui combine la microscopie optique à la microscopie électronique. Cela a permis de suivre à la trace de multiples changements de connectivité. "Ces procédés peuvent être appliqués au développement du cerveau humain et pourrait jouer un rôle important dans les recherches futures sur le cerveau", a ajouté Scheiffele.
Le cerveau subit des changements radicaux au cours de sa vie au début. Alors que les connexions neuronales dans le cerveau d'un nouveau-né sont encore relativement imprécises, la sélectivité des synapses augmente régulièrement. La question de l'intérêt de ces connexions inappropriées de courte durée pendant le développement du cerveau deviendra un axe majeur de la recherche future du Dr Scheiffele, en plus de leurs implications potentielles pour les troubles neurologiques comme l'autisme, la schizophrénie et l'épilepsie.
Traduction : G.M.
ScienceDaily (14 février 2011) - Dans le cerveau en développement, d'innombrables connexions nerveuses se révèlent être inappropriées et par conséquent devront finalement être retirées. Le processus de création d'un réseau de neurones ne s'avère pas toujours précis et sans erreur. Le groupe de recherche du Dr Peter Scheiffele du Biocentre de l'Université de Bâle a été en mesure de documenter ce phénomène en utilisant des techniques avancées de microscopie dans le développement du cervelet, une région du cerveau requis pour le contrôle des mouvements fins. Le groupe du Dr Scheiffele a découvert qu'une protéine traditionnellement associée au développement des os est responsable de la correction des erreurs lors de la connection des neurones avec les bons neurones-cibles dans le cervelet.
Leurs résultats seront publiés la semaine prochaine dans la ligne, revue à accès libre PLoS Biology.
Le cerveau est un ensemble très complexe des réseaux neuronaux, dans lequel des milliers de types de neurones différents établisent des connexions neuronales, appelées synapses, avec d'autres neurones. Pour établir ces synapses, les neurones envoient des axones de leurs corps cellulaires, qui sont comme des extensions de fibres qui s'étendent dans les différentes régions du cerveau. Chaque neurone doit communiquer avec les neurones partenaires particuliers au cours du développement du cerveau, et c'est cette spécificité qui permet à différents circuits et à différentes régions du cerveau de remplir des fonctions différentes. Le cervelet, par exemple, a une connectivité très précise qui permet au cerveau d'utiliser des informations sensorielles (input) et les convertir en une réponse motrice exacte (sortie). Il y a un certain nombre de types de cellules dans le cervelet, dont deux sont les cellules de Purkinje et les cellules granulaires. Les fibres moussues sont un groupe d'entrées dans le cervelet, qui se connectent uniquement avec les cellules granulaires.
Dans leur étude, cependant, le groupe du Dr Scheiffele ont été en mesure de démontrer que ces entrées fibres moussues se connectent souvent avec les cellules de Purkinje au cours du développement précoce du cerveau, en plus des cellules granulaires. Ces connexions incorrectes de Purkinje sont ensuite éliminées par la suite en une semaine, établissant la spécificité appropriée dans le cervelet. Ils constatent aussi que Bone Morphogenetic Protein 4 (BMP4) permet de corriger ces erreurs initiales. À l'origine, BMP4 était liée à la spécialisation des cellules au cours de l'ostéogenèse. Cette protéine qui n'était pas connue auparavant est également responsable de la stabilité et la suppression des connexions neuronales .
"Si les connexions inappropriées entre les neurones ne sont pas éliminées par la suite, cela peut conduire à des perturbations importantes dans le cerveau. L'autisme pourrait également être liée à cette forme d'échec pour corriger les erreurs», explique Scheiffele. Le groupe de recherche au Biozentrum utilisé un modèle de souris génétique pour faire leurs observations. Avec l'aide d'une protéine fluorescente, les connexions nerveuses différentes pourraient être teintées et rendues visibles par une technique d'imagerie de pointe qui combine la microscopie optique à la microscopie électronique. Cela a permis de suivre à la trace de multiples changements de connectivité. "Ces procédés peuvent être appliqués au développement du cerveau humain et pourrait jouer un rôle important dans les recherches futures sur le cerveau", a ajouté Scheiffele.
Le cerveau subit des changements radicaux au cours de sa vie au début. Alors que les connexions neuronales dans le cerveau d'un nouveau-né sont encore relativement imprécises, la sélectivité des synapses augmente régulièrement. La question de l'intérêt de ces connexions inappropriées de courte durée pendant le développement du cerveau deviendra un axe majeur de la recherche future du Dr Scheiffele, en plus de leurs implications potentielles pour les troubles neurologiques comme l'autisme, la schizophrénie et l'épilepsie.
