Un nouveau système de fenêtre permet des études à long terme de l’activité cérébrale


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  • Bilal Haider étudie comment plusieurs zones du cerveau travaillent ensemble pour la perception visuelle. Cela pourrait aider les chercheurs à comprendre si les « embouteillages » de l’activité neuronale sont à la base de toutes sortes de déficiences visuelles : du fait de griller un feu rouge lorsque l’attention visuelle est ailleurs, à la lumière sur le cerveau affecté par l’autisme.

    Pour faire ce genre de travail, les chercheurs ont besoin d’une « carte » fiable de toutes les zones cérébrales visuelles avec des coordonnées spécifiques pour chaque cerveau unique. Dessiner la carte nécessite de surveiller et d’enregistrer les données d’un cerveau actif et fonctionnel, ce qui signifie généralement la création d’une fenêtre dans le crâne pour surveiller l’activité du flux sanguin.

    L’équipe de Haider a développé une meilleure approche – un nouveau type de fenêtre plus stable et permettant des études à plus long terme. Le professeur adjoint du département de génie biomédical Wallace H. Coulter de Georgia Tech et de l’Université Emory explique comment, dans un article publié en février dans Rapports scientifiques, un forum en libre accès de Nature édition.

    Pour obtenir une image claire du réseau visuel du cerveau, le laboratoire de Haider utilise une technique établie appelée imagerie du flux sanguin, qui suit l’oxygène dans le sang, mesurant les zones actives et inactives du cerveau d’une souris pendant que l’animal visualise des stimuli visuels. Pour capturer un signal de flux sanguin fort, les chercheurs créent généralement une fenêtre crânienne en amincissant le crâne ou en en retirant un morceau. Ces procédures peuvent diminuer la stabilité dans le cerveau éveillé et palpitant – des conditions préjudiciables pour les mesures électrophysiologiques délicates effectuées dans les mêmes zones visuelles après l’imagerie.

    « Les fenêtres standard donnent de très bonnes images de la vascularisation », a déclaré Haider. « Mais l’inconvénient est que si vous travaillez avec un animal en train d’apprendre à effectuer une tâche sophistiquée qui nécessite des semaines d’entraînement, et que vous voulez faire des enregistrements neuronaux du cerveau plus tard, cette zone a été compromise si le crâne est manquant ou aminci. »

    Le nouveau système de fenêtre crânienne de l’équipe permet une imagerie de haute qualité du flux sanguin et des enregistrements électriques stables pendant des semaines, voire des mois. Le secret est une colle chirurgicale appelée Vetbond – qui contient du cyanoacrylate, le même composé que celui de Krazy Glue – et une minuscule fenêtre en verre.

    Fondamentalement, une fine couche de colle est appliquée sur le crâne avec une micropipette et une lamelle en verre incurvée est placée par-dessus. Le cyanoacrylate crée un effet « crâne transparent ». L’équipe de Haider a développé le nouveau système de fenêtres, puis a vérifié l’exactitude des cartes cérébrales visuelles qui en résultent.

    « Parfois, les choses les plus simples fonctionnent. La colle crée une barrière permettant à tous les processus physiologiques normaux de se poursuivre, mais laissant l’os transparent », a déclaré Haider. « C’est comme mettre un protecteur sur votre smartphone. Le protecteur est sur la surface du verre, mais tout ce qui se trouve en dessous reste limpide et fonctionnel. »

    L’approche de Haider aidera son équipe à atteindre ses objectifs plus larges – mesurer l’activité des neurones dans les voies visuelles du cerveau et comprendre comment les embouteillages neuronaux diminuent notre attention visuelle et comment ces processus peuvent contribuer aux déficiences visuelles chez les personnes autistes. C’est un travail qui prend de l’ampleur, grâce au récent soutien de la Simons Foundation Autism Research Initiative.

    Haider a déclaré qu’une étude appropriée de la fonction cérébrale nécessite des mesures reproductibles de l’activité neuronale, il a donc rendu le nouveau système de fenêtre accessible au public.

    « Nous pensons que ce sera un outil utile pour d’autres chercheurs », a-t-il déclaré. « Nous avons rendu le code, tout le matériel, toutes les spécifications du système, tout, totalement public afin que d’autres personnes puissent l’essayer eux-mêmes. Nous avons conçu cela pour l’utiliser dans notre étude du cerveau visuel, mais il peut potentiellement être utilisé pour étudier d’autres régions du cerveau d’une manière qui permet aux chercheurs de faire des expériences à long terme tout en gardant le cerveau stable et en bonne santé. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Institut de technologie de la Géorgie. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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