Les assemblées de neurones cortico-striatales: le tout plus important que la somme des parties

Publié par Redbran le 04/11/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB
Le cortex préfrontal assure des fonctions exécutives, il envoie des projections sur le striatum ventral, crucial pour la prise de décision. Dans cet article, publié dans la revue Current Biology, les scientifiques montrent que l'enregistrement de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de ces 2 structures chez le rat (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire...) révèle des activations très synchrones (~10 ms). Ces co-activations étroites sont orchestrées par des oscillations cérébrales. L'activité de ces assemblées montre des corrélations comportementales absentes, ou faibles chez leurs membres, une propriété émergente.


Emergence des corrélats comportementaux au niveau de l'activité de l'assemblée (rouge), faibles ou absent chez les membres (noir) En haut) Les rectangles correspond aux positions dans le labyrinthe où les neurones (noir) et l'assemblée (rouge) s'activaient significativement. En bas) Les taux d'activations des membres (noir) et de leurs assemblées dans le labyrinthe. (m - membre, Ass- assemblée).
© Sydney Wiener

Le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou...) préfrontal a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) de nombreuses études du fait de son rôle dans les fonctions exécutives, la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...), et la prise de décision. La plupart des recherches portent sur les systèmes intégrés (employant l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....) chez l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...), l'étude de la perte de fonction à la suite d'activations ou de désactivations expérimentales, ou enregistrements des neurones individuels chez le singe (Un singe (du latin simius, pluriel Simia) est un animal faisant partie du groupe constitué par...) ou le rongeur). Toutefois, on sait en moins sur l'activité collective des neurones, et sur les mécanismes de transmission des signaux préfrontaux en aval, en particulier en relation avec des fonctions exécutives.

Les scientifiques ont enregistré des assemblées de neurones au niveau du cortex préfrontal et du striatum médian et ventral (qui sont impliqués dans plusieurs maladies psychiatriques). L'objectif était de de mieux comprendre le traitement du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) au sein de ce réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) cérébral. Les rats alternaient entre deux tâches comportementales dans le même labyrinthe en forme de T, l'une dépendant des repères visuels et l'autre des repères spatiaux du dispositif expérimental. De manière surprenante, des groupes de neurones préfrontaux et striataux déchargent de façon synchronisée dans une fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan...) de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de l'ordre de 10 millisecondes. Lors de l'activation (Activation peut faire référence à :) de ces "assemblées", l'activité des neurones concernés est modulée par des oscillations cérébrales dans les bandes de fréquences 4 Hz, 8 Hz (dite thêta) et de 80 Hz (dite gamma). Ces activations ne sont pas simplement dues au comportement de l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un...), car elles se reproduisent lors de la période de sommeil (Le sommeil est un état naturel récurrent de perte de conscience (mais sans perte de la...) suivante.

Le psychologue Donald Hebb a postulé en 1949 que des assemblées de neurones seraient la base des représentations mentales et qu'elles porteraient des informations dépassant celles des neurones individuels, ce qu'il appelait une "propriété émergente". Mais jusqu'à maintenant, de telles propriétés émergentes s'avéraient très difficile à démontrer expérimentalement. Dans cette étude, les scientifiques montrent que l'activité des assemblées est corrélée avec certaines informations requises pour l'exécution de la tâche comportementale, par exemple, la position du rat sur le labyrinthe , son choix entre les deux repères lors d'un essai, et la règle applicable (visuelle ou spatiale). Cependant dans certain cas, ces corrélations comportementales des assemblées sont absentes. ou faibles dans l'activité de leurs membres.

De telles assemblées de neurones pourraient également exister entre le cortex préfrontal, le striatum et d'autre régions cérébrales, et manifester des propriétés émergentes sous-tendant de multiples fonctions cognitives.

Pour en savoir plus:
Distributed cell assemblies spanning prefrontal cortex and striatum.
Oberto VJ, Boucly CJ, Gao HY, Todorova R, Zugaro MB, Wiener SI.
Current Biology 25 octobre 2021. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.10.007.

Laboratoire:
CIRB (CNRS/Inserm/Collège de France), 11 pl Marcelin Berthelot. 75231 Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) CEDEX 05, France.

Contact:
Sidney Wiener - Directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au Centre de recherche interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) (CNRS/Inserm/Collège de France) - sidney.wiener at college-de-france.fr
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