Des chercheurs ont développé des méthodes expérimentales et computationnelles pour cartographier, à l'échelle unicellulaire, quelles régions du cerveau sont actives au cours de la journée. L'étude, publiée dans PLOS Biology sur des modèles de souris, combine un protocole de laboratoire qui marque les cellules actives et des flux de travail mathématiques et informatiques pour suivre l'activité des neurones et des réseaux au fil du temps.
Le travail a impliqué des collaborateurs de plusieurs pays. Des équipes au Japon et en Suisse ont mis au point les outils expérimentaux ; le groupe japonais dirigé par Hiroki Ueda au RIKEN a utilisé la microscopie à feuille de lumière pour obtenir des images 3D et un marquage génétique a rendu les neurones actifs fluorescents. Les chercheurs de l'University of Michigan ont conçu les analyses mathématiques et informatiques qui traitent ces images.
Le principal résultat est une réorganisation temporelle de l'activité cérébrale : au réveil des souris, l'activité commence dans les couches internes, dites sous-corticales, puis, au cours de la journée ou de la nuit, les foyers d'activité se déplacent vers le cortex en surface. Les auteurs décrivent cela comme une réorganisation des réseaux dominants selon les moments du cycle.
La motivation inclut la compréhension de la fatigue : Daniel Forger espère mettre au point des signatures indiquant quand une personne est particulièrement fatiguée, utiles pour évaluer l'aptitude à des tâches à enjeux élevés comme le pilotage d'avions ou la chirurgie. Les méthodes d'imagerie expérimentales ne sont pas directement applicables chez l'humain, mais, comme l'explique Guanhua Sun, les approches computationnelles sont généralisables et pourraient être adaptées à des données humaines plus grossières issues d'EEG, PET ou IRM, ainsi qu'à d'autres modèles animaux étudiés pour des maladies comme Alzheimer et Parkinson. Kompotis collabore déjà avec des partenaires industriels pour tester l'effet des traitements sur l'activité cérébrale. L'étude est dédiée à Steven Brown, coauteur principal décédé, et a reçu des financements publics et internationaux.
Mots difficiles
- cartographier — dessiner une carte détaillée de quelque chose
- unicellulaire — qui concerne une seule cellule
- microscopie — technique pour observer des structures très petites
- marquage — procédé pour identifier des cellules spécifiques
- réorganisation — changement dans l'ordre ou la structure
- sous-cortical — situé sous le cortex cérébralsous-corticales
- généralisable — qui peut s'appliquer à d'autres casgénéralisables
- flux de travail — suite d'étapes pour traiter des données
Astuce : survolez, mettez le focus ou touchez les mots en surbrillance dans l’article pour voir des définitions rapides pendant que vous lisez ou écoutez.
Questions de discussion
- Quels avantages et quelles limites voyez-vous à adapter ces méthodes computationnelles à des données humaines comme EEG ou IRM ?
- Comment la réorganisation de l'activité cérébrale au cours du cycle pourrait-elle améliorer la sécurité dans des métiers exigeants (pilote, chirurgie) ?
- Quelles difficultés éthiques ou pratiques peuvent surgir lorsque l'on utilise des signatures de fatigue pour évaluer des personnes au travail ?
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