Divers

La Société recrute

La Société des Neurosciences recrute son développeur web polyvalent, notions en systèmes et réseaux

Profil recherché
– Personne polyvalente sachant s’adapter facilement, capable de visualiser rapidement une solution répondant à un besoin spécifique.

Missions
– Maintenance /développement des sites web
– Maintenance du parc informatique et des serveurs
– Surveillance des systèmes et sauvegardes
– Veille informatique
– Rédaction de procédures et documentations

Compétences requises
– Maîtrise de WordPress, Javascript, XML, MySQL, PHP
– Maîtrise de l’administration des OS Linux (Debian) et Mac
– Connaissances en terme de sécurité informatique
– Connaissance de Photoshop et Illustrator

Qualités requises
– Avoir une vraie ouverture d’esprit et le goût du travail en équipe
– Etre rigoureux, organisé, curieux
– Etre autonome, réactif

Le poste est basé à Bordeaux et débutera au 1er septembre 2019.

Poste à pourvoir en CDI.
Salaire brut : 2000 euros.
Type d’emploi : temps plein.
Expérience requise sur le même type de poste.

Contact : info@societe-neurosciences.fr

de Francis Renaudon 03.06.2019 à 03h31

Concours Beautiful Science – Les lauréats

La Société Française de Physique et ses partenaires, dont la Société des Neurosciences, ont le plaisir de dévoiler les lauréat(e)s du concours Beautiful Science.
https://www.sfpnet.fr/oeuvres-laureates-du-concours-beautiful-science

Le thème était le suivant : « Montrer la science dans ce qu’elle a de plus beau et de plus élégant, de l’infiniment petit à l’infiniment grand ! ».  Plus de 360 propositions ont été reçues : photos, peintures, schémas, dessins,  vidéos et sons provenant d’une grande diversité de profils. Pari réussi pour ce concours qui avait pour objectif de rassembler professionnels comme amateurs de science autours d’un thème fédérateur et enthousiasmant.

de Francis Renaudon 02h56

Activité cérébrale lors de tâches complexes révélée par la neuroimagerie ultrasonore ultrarapide

L’électrophysiologie, plus récemment les mesures optiques mais également les techniques d’imageries magnétiques, ont permis d’enregistrer des évènements associés directement ou indirectement à l’activité neuronale. Ces techniques bien que très performantes ont chacune des échantillonnages temporels et/ou spatiaux limités. C’est le cas spatialement de l’électrophysiologie qui par le nombre de micro-électrodes ainsi que la surface des contacts pour les enregistrements sont limités quant aux régions étudiées. Cette contrainte spatiale est également problématique pour les méthodes optiques du fait de la diffraction de la lumière qui limite la zone d’enregistrement de l’activité neuronale d’intérêt.
À l’opposé de ce spectre spatial, les techniques d’imageries fonctionnelles peuvent enregistrer une adaptation métabolique à l’échelle du cerveau dans son ensemble, mais avec des compromis de sensibilité et de résolution temporelle tout à fait limitante (de l’ordre de plusieurs secondes en comparaison de quelques millisecondes pour l’électrophysiologie).

Le développement récent de techniques d’imagerie ultrasonores neuro-fonctionnelles basées sur les mesures de doppler ultra-rapide (fUltrasound imaging) offrent un nouvel et unique moyen de quantifier les variations hémodynamiques cérébrales à haute résolution spatiale (100microns) et haute résolution temporelle (10msec). Chez le rongeur, cette technique a permis de révéler une sensibilité de signal sur bruit tout à fait intéressante. En revanche, la capacité de cette technique de révéler la dynamique spatiotemporelle de réseau dans le cadre de stimuli endogènes mis en jeu chez des animaux avec un cerveau de plus grande taille comme le primate lors de taches complexes n’a pas encore été démontrée.
Dans le cadre d’une étude récente nous avons démontré l’utilité de la technique d’imagerie ultrasonore capable de capturer instantanément (10ms) les changements métaboliques de région corticale et sous corticale chez le macaque effectuant des tâches cognitives complexes (Antisaccade, Estimation de durée etc…). De manière surprenante, la neuroimagerie ultrasonore est capable de suivre la propagation de l’information cérébrale d’une couche à une autre dans le cortex ainsi que d’apporter une information causale et directionnelle sur la propagation de l’activité cérébrale d’une zone à une autre.

 

Référence

Dizeux A, Gesnik M, Ahnine H, Blaize K, Arcizet F, Picaud S, Sahel JA,  Deffieux T, Pouget P, Tanter M. Functional ultrasound imaging of the brain
reveals propagation of task-related brain activity in behaving primates. Nat Commun. 2019 Mar 28;10(1):1400. doi: 10.1038/s41467-019-09349-w.

 

Contact chercheurs

Pierre Pouget, INSERM 1127, CNRS 7225, Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, Sorbonne Université, Paris, France

pierre.pouget@upmc.fr

Mickael Tanter, Physics for Medicine, ESPCI, INSERM, CNRS, PSL Research University, Paris, France

mickael.tanter@gmail.com

de David Blum 09.05.2019 à 08h15

Circuits thalamocorticaux de la prise de décision

La capacité à prendre une décision adaptée dans un environnement changeant fait intervenir de multiples régions cérébrales interconnectées. Le cortex préfrontal est l’un des sites primordiaux mais ces dernières années ont vu apparaître le rôle important des régions thalamiques. Actuellement, l’implication de ces circuits thalamocorticaux dans les fonctions cognitives est reconnue comme déterminante, particulièrement en ce qui concerne les liens entre le cortex préfrontal (PFC) et le thalamus médiodorsal (MD).  Le cortex préfrontal se caractérise néanmoins par une importante hétérogénéité anatomique, à laquelle fait écho la diversité des projections thalamocorticales issues du MD : différentes populations neuronales thalamiques innervent les différentes régions préfrontales.

Récemment, l’équipe Décision et Adaptation de l’INCIA (Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine, UMR 5287, Bordeaux) a pu établir que les connexions entre le mPFC et le MD sont essentielles pour la capacité à prendre une décision adaptée en usant d’approches pharmacogénétiques avancées chez le rat. Ces résultats lèvent un voile partiel sur la contribution fonctionnelle des connections entre cortex préfrontal et thalamus en se focalisant spécifiquement sur le mur médian du cortex préfrontal. Néanmoins, le cortex orbitofrontal (OFC) fait également l’objet d’une innervation importante du MD et d’une autre région thalamique largement méconnue, le thalamus submédian.

Pour donner un éclairage plus complet sur le rôle fonctionnel de ces circuits, l’équipe a donc déconnecté l’OFC de l’une et l’autre de ses afférences thalamiques et évalué l’impact de ces manipulations sur la capacité à prendre une décision fondée sur la valeur courante du but chez le rat. Ceci est classiquement effectué en utilisant une procédure de dévaluation spécifique du but, après un apprentissage instrumental initial dans lequel les animaux apprennent que l’appui sur deux leviers différents permet d’obtenir une récompense alimentaire spécifique. Après cette phase, la procédure de dévaluation consiste à fournir à l’animal l’une de ces deux récompenses à volonté, et à procéder à un test de choix entre les deux leviers immédiatement après. Lors de ce test, les leviers sont inactifs et les choix des animaux sont donc fondés uniquement sur leur représentation de la valeur courante de la récompense : des animaux « normaux » répondent majoritairement sur le levier correspondant à la récompense non dévaluée. De façon intéressante, les déconnections entre cortex orbitofrontal et thalamus médiodorsal ou submédian n’ont pas produit d’effet, suggérant un rôle spécifique du circuit mPFC-MD (Alcaraz et al., 2018). Néanmoins, après une phase d’apprentissage instrumental supplémentaire dans lequel la flexibilité cognitive des animaux est sollicitée, en inversant les contingences entre levier et nourriture qui lui est associée, un résultat bien différent apparaît. Alors que la déconnection de l’OFC et du MD est toujours sans effet, déconnecter l’OFC de son autre afférence thalamique, le thalamus submédian, produit un déficit spécifique lors du choix, suggérant que ces animaux ne sont pas capables de s’adapter au changement de contingences.

Ce résultat fait écho à une démonstration similaire de l’équipe ayant préalablement établi un rôle du thalamus submédian dans la capacité à mettre à jour les contingences Pavloviennes (Alcaraz et al., 2015). De façon plus générale, pris dans leur ensemble, ces études soulignent que différents circuits thalamocorticaux semblent coopérer pour assurer le caractère flexible de l’action dirigée vers un but. Un enjeu important pour les années à venir sera de déterminer les mécanismes par lesquels les échanges fonctionnels entre ces circuits peuvent opérer.

 

Référence

A thalamocortical circuit for updating action-outcome associations (2019) Fresno V, Parkes SL, Faugère A, Coutureau E*, Wolff M*. *Contributed equally.

Elife. 2019 Apr 23;8. pii: e46187. doi: 10.7554/eLife.46187.

 

Pour aller plus loin

Thalamocortical and corticothalamic pathways differentially contribute to goal-directed behaviors in the rat (2018) Alcaraz F, Fresno V, Marchand AR, Kremer EJ, Coutureau E, Wolff M.

Elife. 2018 Feb 6;7. pii: e32517. doi: 10.7554/eLife.32517.

https://insb.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/boucles-thalamocorticales-des-informations-bien-dirigees-pour-une-decision-adaptee

https://lejournal.cnrs.fr/nos-blogs/aux-frontieres-du-cerveau/comment-le-cerveau-decide

http://archives.cnrs.fr/presse/article/4227

 

Contact chercheurs

Mathieu Wolff

Etienne Coutureau

Equipe Décision et Adaptation, Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine (INCIA), UMR5287, Bordeaux

de David Blum 06.05.2019 à 03h40

Effet paradoxal des antidéprésseurs pendant le développement : une cible inattendue dans le cortex préfrontal

Les inhibiteurs de la recapture de la sérotonine (IRS) sont les antidépresseurs les plus prescrits dans la prise en charge des états dépressifs et anxieux. Leur succès tient en particulier au fait qu’ils ont peu d’effets secondaires. Cependant il pourrait en être autrement pendant le développement. C’est tout au moins ce que démontrent les études précliniques chez le rongeur, révélant un effet paradoxal des IRS quand ils sont administrés pendant le développement. En effet, pendant une période critique du développement postnatal, les IRS favorisent l’émergence de symptomes anxieux et dépréssifs chez l’adulte. Les mécanismes de cet effet paradoxal sont mal connus.

Une publication récente de l’équipe du Dr Gaspar à l’institut du Fer à Moulin (Inserm, Sorbonne Université) apporte un éclairage nouveau sur cette question. Mariano Soiza-Reilly et collaborateurs viennent de montrer que les IRS perturbent le développement des circuits reliant le cortex préfrontal au raphe. Ce sont des circuits cruciaux dans la réponse au stress notamment pour modérer les réponses anxieuses.  Soiza-Reilly et al. montrent que le développement de ces circuits préfrontaux se poursuit pendant les premières semaines de vie postnatale chez le rongeur, et qu’il est durablement modifié par les IRS, administrés pendant cette même période.

Les chercheurs ont d’abord fait l’observation inattendue d’une expression transitoire du transporteur de la sérotonine (SERT) dans une sous-population de neurones pyramidaux du cortex prefrontal de la souris. Cette observation prolonge des observations antérieures de l’équipe montrant que l’expression du SERT est plus large pendant le développement que chez l’adulte, s’étendant en particulier en dehors des neurones sértoninergiques du raphe. Dans la présente étude, le marquage génétique des neurones SERT+ préfrontaux a permis leur identification transcriptomique et anatomique précises. Il s’agit de neurones pyramidaux, glutamatergiques dont les projections sous-corticales ciblent le thalamus et différents noyaux du tronc cérébral, le raphe en particulier. Ils forment des synapses excitatrices sur les neurones sérotoninergiques et Gabaèrgiques du raphe. Utilisant des approches combinées de pharmacologie et de génétique, les chercheurs ont ensuite pu démontrer que l’invalidation de SERT spécifiquement dans le cortex pendant une période critique, était nécessaire et suffisante pour induire une exubérance de synapses excitatrices dans différentes cibles sous corticales (thalamus et raphe). Pour éclairer le lien de ces circuits avec le comportement anxieux et dépressif provoqué par l’administration développementale d’IRS les auteurs ont utilisé des approches pharmacogénétiques. Celles ci ont permis de montrer que les neurones SERT+ du cortex préfrontal modulent effectivement les réponses au stress dans des tests classiques d’anxiété et de dépréssion (test de conflit, nage forcée).

Au total, cette étude montre clairement que les IRS ont des cibles cellulaires différentes pendant le développement et chez l’adulte. L’expression transitoire de SERT dans une sous-population de neuones du CPF, permet le contrôle local des taux de 5HT et régule ainsi finement la synaptogénèse. Une des question posée par cette observation est de déterminer quels récepteurs 5-HT sont impliqués dans ces effets sur la synaptogénèse. Une autre question importante est de savoir si ces données sont transposables au développement humain. Certaines données suggèrent que c’est bien le cas. Ainsi, l’analyse transcriptome du cerveau de foetus humain (Allen Brain Atlas) indique que le SERT est bien exprimé de manière transitoire dans le cortex préfrontal chez l’homme et des observations morphologiques faites dans l’équipe montrent un marquage des axones corticaux frontaux dans des cerveaux d’embryons humains de 11 semaines. Il est donc probable que des phénomènes analogues existent chez l’homme mais une echelle temporelle différente du développement.

Références

Soiza-Reilly M., Meye  FJ. ,Olusakin O , Telley L, Petit E, Chen X, Mameli M, Jabaudon D, Sze J-Y, Gaspar P. SSRIs target prefrontal-raphe circuits during development to modulate synaptic connectivity and emotional behavior ; Mol Psychiatry. 2019 Jan 10. doi: 10.1038/s41380-019-0349-9.

Contact chercheur

Patricia Gaspar

Institut du Fer à Moulin, Paris, France

 

de David Blum 23.04.2019 à 11h19

Un point clé de la théorie de l’apprentissage démontré grâce à l’optogénétique

Le cerveau apprend de manière constante pour nous permettre d’améliorer nos actions en fonction de nos expériences. Plusieurs théories visent à rendre compte de cette propriété fondamentale, l’une des plus populaires étant l’apprentissage par renforcement, utilisée aussi en intelligence artificielle. Cette théorie postule que l’apprentissage émerge grâce à un renforcement spécifique des connections entre les neurones qui sont actifs durant un événement, une action ou une suite d’événements et d’actions menant à une récompense. Un des point clé de cette théorie est que plus les neurones impliqués sont actifs, plus le renforcement des connections est rapide et solide. Ainsi les événements qui activent le plus fortement notre cerveau devraient être appris de manière prioritaire par rapport à d’autres événements.

Afin de démontrer que ce principes guide effectivement l’apprentissage biologique, l’équipe de Brice Bathellier (Institut des Neurosciences Paris Saclay) a utilisé deux méthodes optiques permettant de suivre et de modifier l’activité de larges ensembles de neurones définis génétiquement (optogénétique). Ils ont pu ainsi montrer que la quantité d’activité générée dans le système auditif corrèle avec la vitesse d’apprentissage lorsque des souris apprennent à associer des sons avec une récompense. Dans un deuxième temps ils ont pu faire apprendre aux souris à associer, non plus des sons, mais des activations précises, artificielles du système auditif. Grâce à cette manipulation, ils ont pu montrer un lien causal direct entre la quantité d’activité générée et la force du renforcement. Ainsi les neurones les plus actifs lors d’un événement sont bien ceux sélectionnés en priorité par les mécanismes d’apprentissage.

 

Référence

Ceballo et al., Cortical recruitment determines learning dynamics and strategy. Nature Communications, 10: 1479 (2019)

https://rdcu.be/budts

 

Contact Chercheur

Brice Bathellier
Paris-Saclay Institute of Neuroscience (NeuroPSI)
Department for Integrative and Computational Neuroscience (ICN)
UMR9197 CNRS/University Paris Sud
CNRS, Bldg. 32/33
1 Av. de la Terrasse, 91190 Gif-sur-Yvette, France
www.bathellier-lab.org
phone: +33 1 69823408
mail : bathellier@unic.cnrs-gif.fr

A key point of learning theory demonstrated through optogenetics

The brain learns constantly to improve our actions according to our experiences. Several theories aim to account for this fundamental property, one of the most popular being reinforcement learning, also used in artificial intelligence. This theory postulates that learning emerges through a specific reinforcement of connections between neurons that are active during an event, an action, or a sequence of events and actions leading to a reward. One of the key points of this theory is that the more active involved neurons are, the faster and more solid the reinforcement of connection is. Thus the events that most strongly activate our brain should be learned in priority with respect to other events.

In order to demonstrate that this principle actually guides biological learning, the team of  Brice Bathellier (Paris Saclay Institute of Neuroscience) used two optical methods to read and modify the activity of large sets of genetically defined neurons (optogenetics). They were able to show that the amount of activity generated in the auditory system correlates with the speed of learning when mice learn to associate sounds with a reward. In a second experiment, they were able to teach mice to associate, no longer sounds, but precise, artificial activations of the auditory system. Through this manipulation, they were able to show a direct causal link between the amount of activity generated and the strength of reinforcement. Thus, the most active neurons during an event are those selected in priority by the learning mechanisms.

 

de David Blum 09.04.2019 à 03h33

Des vagues corticales pour façonner la représentation du mouvement visuel

Comment le cerveau relie-t-il les informations visuelles dans l’espace et le temps ? Les illusions visuelles fournissent un paradigme expérimental pour étudier ces processus. Lorsque deux points sont présentés de manière statique et séquentielle à des positions différentes, l’observateur perçoit le mouvement d’un seul point allant d’une position à l’autre : le mouvement apparent. Pour de grandes séparations spatio-temporelles, le système visuel est mis au défi de relier ces informations et ainsi garder la trace de l’identité de l’objet le long du chemin du mouvement apparent, également connu sous le nom de « problème de correspondance ». Des chercheurs du CNRS (Marseille & Gif-sur-Yvette) et d’Aix-Marseille Université ont utilisé l’imagerie optique des colorants sensibles au potentiel de membrane dans le cortex visuel primaire (V1) de singes éveillés, combinée à la modélisation computationnelle, pour montrer que les connexions excitatrices et inhibitrices reliant les neurones séparés sur de longues distances à l’intérieur de V1, peuvent résoudre ce problème en liant les informations des deux stimuli dans l’espace et le temps. Ainsi deux vagues de propagation façonnent la représentation du mouvement illusoire, l’une facilitant la réponse dans la direction du mouvement, et l’autre, se déplaçant dans le sens opposé supprime la représentation résiduelle du premier stimulus. Les scientifiques proposent que cette vague suppressive soit un mécanisme de bas niveau pour résoudre les problèmes de correspondance ambigus et qu’elle contribuerait ainsi à encoder précisément la trajectoire du mouvement apparent à la surface de V1. Ces résultats, publiés dans The Journal of Neuroscience, démontrent quel rôle computationnel les vagues de propagation d’activité corticales peuvent jouer dans la représentation dynamique d’information sensorielle.

Référence
Chemla S, Reynaud A, di Volo M, Zerlaut Y, Perrinet L, Destexhe A & Chavane F. (2019).
Suppressive traveling waves shape representations of illusory motion in primary visual cortex of awake primate. Journal of Neuroscience, 2792-18.

Contact Chercheurs

Sandrine Chemla
Frédéric Chavane
Institut de Neurosciences de la Timone (INT), UMR 7289 CNRS & Aix-Marseille Université, Marseille

de David Blum 02.04.2019 à 05h10

Courir ou manger du chocolat, un choix dicté par les récepteurs cannabinoïdes.

Les pathologies qui résultent de notre mode de vie sédentaire ont pour principale cause une inactivité physique, cette dernière étant souvent associée à une prise excessive de nourriture riche en sucres et/ou en gras. A l’opposé, une activité physique excessive aux dépens de la prise de nourriture peut également s’avérer nocive, comme l’illustrent des cas d’anorexie nerveuse. Ces données rendent donc cruciale la recherche des processus neurobiologiques contrôlant les motivations respectives pour l’activité physique et la prise alimentaire. Fruit de la collaboration entre des chercheurs de l’Inserm et du CNRS, une étude publiée le 07 Mars 2019 dans la revue JCI Insight révèle que les récepteurs cannabinoïdes CB1 jouent un rôle primordial dans le choix entre courir et consommer une nourriture chocolatée.
Les auteurs de ce travail avaient précédemment rapporté que les récepteurs des cannabinoïdes CB1, présents sur plusieurs types de neurones, jouent un rôle clef dans les performances lors d’une activité physique chez la souris. Cette conclusion était basée sur les performances réalisées par des animaux ayant un accès libre à une roue d’activité, un modèle qui ne permettait pas de distinguer le mécanisme mis en jeu (motivation, plaisir…). La motivation pour une récompense ne pouvant être estimée que par la mesure des efforts que l’individu, Homme ou animal, est prêt à fournir pour accéder à cette récompense, les chercheurs ont élaboré un modèle dans lequel chaque accès à la roue était conditionné par un effort préalable. Cet effort préalable consiste en l’introduction répétée du museau dans un réceptacle, condition sine qua none pour débloquer la roue. Après une période d’apprentissage de la tâche au cours de laquelle l’effort demandé était constant, les souris ont été confrontées à un test dans lequel l’effort demandé pour accéder à la roue a été augmenté de manière progressive. Exposées à ce test, des souris dépourvues de récepteurs CB1 ont montré un déficit de 80 % dans l’effort maximal qu’elles étaient prêtes à fournir pour accéder à la roue, et ce sans diminution des performances lors de leurs accès à la roue. Ce résultat indique que les récepteurs CB1 jouent un rôle majeur dans le contrôle de la motivation pour l’activité physique. L’utilisation d’autres souris génétiquement modifiées a également permis aux chercheurs de démontrer que ces récepteurs CB1 contrôlant la motivation pour l’exercice sont localisés sur des neurones GABAergiques.
Les chercheurs ont ensuite examiné si les récepteurs CB1 dans les neurones GABAergiques contrôlent la motivation pour une autre récompense, de la nourriture chocolatée (au même titre que les humains, les souris en raffolent même si elles sont bien nourries). Alors que les récepteurs CB1 jouent également un rôle dans la motivation pour la nourriture, mais à un degré moindre que dans la motivation pour l’activité physique, les récepteurs CB1 localisés sur les neurones GABAergiques ne sont pas impliqués dans la motivation pour la prise de nourriture chocolatée.
Dans notre vie quotidienne, nous sommes confrontés à un choix permanent entre plusieurs récompenses. Cette évidence a poussé les chercheurs à développer un modèle dans lequel, après apprentissage, les souris avaient le choix, moyennant les efforts décrits ci-dessus, entre une activité physique et de la nourriture chocolatée. La motivation pour l’activité physique l’a emporté sur la prise de nourriture chocolatée, à l’exception des souris dépourvues de récepteur CB1 de manière globale ou uniquement dans les neurones GABAergiques qui, elles, ont montré une préférence pour la nourriture.
Au-delà de ces résultats indiquant que le récepteur cannabinoïde est primordial pour la motivation pour l’activité physique, cette étude ouvre des perspectives pour pouvoir étudier les mécanismes neurobiologiques responsables d’augmentations pathologiques de cette motivation. Une illustration est fournie par l’anorexie nerveuse qui associe souvent une diminution de la motivation pour se nourrir à une augmentation de la motivation pour l’activité physique.

 

Source

The motivation for exercise over palatable food is dictated by cannabinoid type-1 receptors.

Muguruza C, Redon B, Fois GR, Hurel I, Scocard A, Nguyen C, Stevens C, Soria-Gomez E, Varilh M, Cannich A, Daniault J, Busquets-Garcia A, Pelliccia T, Caillé S, Georges F, Marsicano G, Chaouloff F.

JCI Insight. 2019 Mar 7;4(5). pii: 126190. doi: 10.1172/jci.insight.126190.

 

Contact chercheur

Francis Chaouloff
NeuroCentre INSERM U1215
Equipe « Endocannabinoïdes & NeuroAdaptation »
33077 Bordeaux
05 57 57 37 55
francis.chaouloff@inserm.fr

de David Blum 27.03.2019 à 10h09

Des neurones de schéma dans le cerveau

Comment le cerveau se représente-t-il l’espace ? Des chercheurs du CNRS de Lyon et Grenoble ont observé l’activité cérébrale de macaques alors que ces animaux naviguaient dans des environnements 3D virtuels à la recherche d’une récompense. Ils ont montré que certains neurones d’une structure essentielle à la mémoire, l’hippocampe, permettent de mémoriser les détails des environnements (mémoire épisodique) tandis que d’autres encodent la logique d’organisation de l’espace, lorsqu’elle se répète. Ces « cellules de schéma » encodent le rôle fonctionnel attribué à des repères visuels plutôt que leur apparence. Ainsi, l’hippocampe pourrait représenter à la fois le caractère particulier d’expériences uniques en même temps que l’information commune à ces épisodes, réalisant un encodage compact des données à mémoriser. Ces résultats, publiés dans Science, montrent qu’une forme de pensée abstraite existe chez le macaque rhésus, et ouvrent ainsi des possibilités d’exploiter ce modèle animal pour faire progresser la compréhension de pathologies cliniques.

L’hippocampe est une structure du lobe temporal du cortex cérébral qui joue un rôle essentiel dans la mémoire des souvenirs (mémoire épisodique) ainsi que dans l’orientation spatiale. Des lésions de cette partie du cerveau, comme dans la maladie d’Alzheimer, mènent à des pertes mnésiques et de profondes désorientations. La collaboration entre des chercheurs de l’Institut des Sciences Cognitives Marc Jeannerod (Lyon, CNRS/Université de Lyon) et du GIPSA-lab (Grenoble, CNRS/UGA) a permis de préciser le rôle des neurones de l’hippocampe dans la mémoire spatiale chez le singe. Les animaux étaient plongés dans un environnement 3D virtuel (labyrinthe en étoile) où ils devaient trouver une récompense invisible en se repérant grâce à des éléments distants (des amers, p. ex. l’arbre de l’illustration). Après des semaines d’entraînement dans un environnement devenu familier, les animaux ont été testés dans des environnements à la géométrie identique mais dont les amers changent chaque jour. Quelques essais et erreurs sont alors suffisants aux animaux pour se repérer, démontrant ainsi leur compréhension de la tâche et de la structure de l’environnement : les animaux ont formé un schéma mental de l’environnement-type. Si beaucoup de neurones de l’hippocampe semblent coder des aspects uniques à chaque environnement, comme l’identité des amers, d’autres se comportent comme des « cellules de schéma » dont l’activité, une fois rapportée à la position de la récompense, est similaire dans tous les environnements. Ainsi, l’hippocampe pourrait représenter à la fois le caractère particulier d’expériences uniques en même temps que l’information commune à ces épisodes, réalisant un codage compact des données à mémoriser. Ceci est encore plus apparent si, au lieu de caractériser l’activité des neurones par rapport à la position de l’animal dans l’espace physique, on la repère dans un espace des états de la tâche, une représentation plus abstraite de la progression de l’animal vers son but, à l’origine utilisée en automatique ou en robotique, et prenant en compte la position, l’orientation et l’historique de navigation de l’animal. Les neurones de schéma utilisent donc tous ces indices pour construire une représentation fonctionnelle de l’environnement. Ce modèle animal pourrait être utile dans la compréhension de certaines pathologies cliniques.

 

Référence

Baraduc P, Duhamel JR, Wirth S (2019). Schema cells in the macaque hippocampus. Science, 2019 Feb 8; 363(6427):635-639.

 

Contact chercheurs:

Pierre Baraduc, GIPSA-lab, CNRS/U.Grenoble-Alpes, 11 rue des Mathématiques, 38402 Saint Martin d’Hères. 04 76 82 71 50. pierre.baraduc@gipsa-lab.fr

Sylvia Wirth, ISCMJ, CNRS/U.Lyon, 67 Bd Pinel, 69675 Bron. 04 37 91 12 32. sylvia.wirth@isc.cnrs.fr

de David Blum 21.03.2019 à 12h47

La preuve est faite : Les champs magnétiques des structures profondes du cerveau sont visibles depuis la surface !

Une équipe pluridisciplinaire formée d’ingénieurs et de cliniciens (AMU, Inserm, AP-HM) vient de faire la démonstration qu’il est possible de détecter en surface des activités pathologiques se produisant dans des structures profondes du cerveau (Pizzo et al. Nat Comm 2018). Ces structures sont fortement impliquées dans des pathologies comme l’épilepsie ou certaines maladies neuro-dégénératives. Elles étaient considérées jusqu’à présent comme invisibles à partir de la surface, nécessitant l’implantation d’électrodes directement dans le cerveau par la technique d’EEG intracérébrale stéréotaxique (SEEG). Les chercheurs ont utilisé une combinaison unique d’enregistrements simultanés de magnétoencéphalographie (MEG) et de stéréo-électroencéphalographie (SEEG), et des méthodes avancées de traitement du signal. Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités dans l’étude non-invasive de la dynamique cérébrale, à la fois en clinique et en neurosciences fondamentales.

La MEG est une technique de pointe non-invasive utilisée pour cartographier les activités cérébrales, qui possède une excellente résolution à la fois spatiale et temporelle. La SEEG est une technique invasive utilisée lors du bilan préchirurgical des patients épileptiques, consistant à implanter des électrodes directement dans le cerveau. Très peu de centres au niveau mondial maîtrisent l’enregistrement simultané de ces deux méthodes, une prouesse technique qui a été rendue possible grâce à une collaboration rapprochée entre recherche et clinique. Ces enregistrements simultanés ont permis de confirmer la capacité de la MEG d’enregistrer le signal des zones du cerveau. Cela ouvre à terme la possibilité pour certains patients de se passer d’enregistrement invasifs, ce qui serait une grande avancée.

Les chercheurs et enseignants-chercheurs de l’Institut de Neurosciences des Systèmes (INS, Aix-Marseille Université et Inserm) et du service d’Epileptologie et de Rythmologie Cérébrale de  l’assistance publique des hôpitaux de Marseille (AP-HM) ont ainsi pu montrer que des activités enregistrées avec des électrodes profondes dans l’hippocampe, l’amygdale et le thalamus produisent bien un reflet mesurable en surface sur les capteurs de MEG. Cela résout une controverse existante de longue date, car il est communément admis que des structures cérébrales aussi profondes et d’architecture complexe ne sont pas visibles directement, mais plutôt indirectement par propagation neuronale vers des structures plus superficielles. Grâce au traitement du signal, les chercheurs ont pu séparer les deux types d’activités, propagée et initiale, et ainsi démontrer que cette dernière est bien visible en surface.

Ces structures profondes du cerveau (en particulier du lobe temporal) sont impliquées à la fois dans le fonctionnement normal (mémoire, émotions) et dans le dysfonctionnement (épilepsie, maladies neurodégénératives) du cerveau. Cette découverte a donc des conséquences à la fois au niveau clinique, car elle suggère que l’on peut se passer d’implanter des électrodes pour diagnostiquer le cerveau, et au niveau des neurosciences, car elle ouvre la voie à de nouvelles études sur la dynamique spatio-temporelle des réseaux cérébraux.

 

Reference

Pizzo F, Roehri N, Medina Villalon S, Trébuchon A, Chen S, Lagarde S, Carron R, Gavaret M, Giusiano B, McGonigal A, Bartolomei F, Badier JM, Bénar CG. Deep brain activities can be detected with magnetoencephalography. Nat Commun. 2019 Feb 27;10(1):971. doi: 10.1038/s41467-019-08665-5.

 

Contact chercheur

Christian Bénar

Aix Marseille Univ, INSERM, INS, Inst Neurosci Syst, Marseille, 13005, France.

christian.benar@univ-amu.fr.

de David Blum 11.03.2019 à 10h23