Des scientifiques détaillent la dynamique cérébrale impliquée dans les maladies neurologiques


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  • Lorsque vous rêvez, ou ruminez sur quelque chose de gênant, ou réfléchissez au passé, ou planifiez l’avenir, la partie de votre cerveau la plus engagée est le réseau en mode par défaut, ou DMN, qui comprend une partie du cortex préfrontal. Les scientifiques émettent depuis longtemps l’hypothèse que les modifications de la dynamique du DMN jouent un rôle majeur dans certains comportements, tels que ceux associés au trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité ; et des maladies telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson ; et des conditions telles que la dépression et l’autisme.

    Mais les scientifiques n’ont pas entièrement compris les mécanismes précis qui contrôlent la dynamique du DMN. Maintenant, les chercheurs de l’UNC School of Medicine dirigés par Ian Shih, PhD, professeur agrégé de neurologie, ont documenté expérimentalement l’interaction entre les neurones et les produits chimiques du cerveau dans les régions du cerveau, entraînant des altérations de la dynamique du DMN.

    Publié dans la revue Avancées scientifiques, cette recherche chez la souris fournit des preuves de la façon dont la dynamique du DMN est modifiée en activant le locus coeruleus (LC) – un petit noyau cérébral dans le tronc cérébral qui libère de la noradrénaline. Il suggère également de nouvelles cibles de traitement pour restaurer la fonction DMN.

    « De nombreux imageurs du cerveau ont un grand intérêt à identifier les mécanismes de circuit qui contrôlent les réseaux cérébraux à grande échelle », a déclaré Shih, auteur principal et directeur du Center for Animal MRI (CAMRI) au UNC Biomedical Research Imagine Center (BRIC). « Mais la façon dont un système de neurotransmetteur spécifique modifie la dynamique à l’échelle du cerveau reste incomplètement comprise. Notre travail aide à expliquer comment la noradrénaline affecte l’activité et la connectivité cérébrales, entraînant des changements dans le DMN. »

    Shih et le premier auteur Esteban Oyarzabal, PhD, étudiant diplômé de l’UNC-Chapel Hill au moment de cette recherche, ont mené des études d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) dans un modèle de souris génétiquement modifié qui exprime des récepteurs synthétiques dans le LC. Ensuite, ils ont examiné l’influence du LC sur le DMN.

    La création d’un modèle pour exprimer ces récepteurs synthétiques a permis aux chercheurs de manipuler l’activité des cellules cérébrales en utilisant des composés capables d’activer sélectivement ces récepteurs. Cette technique « chimiogénétique » mise au point par le chercheur en pharmacologie UNC Byran Roth, MD, PhD, est parfaitement adaptée à l’équipe de Shih pour manipuler le LC pendant l’IRMf. Ce qu’ils ont découvert, c’est que l’activation du LC entraînait une constriction des vaisseaux sanguins dans cette région et, en même temps, augmentait les changements d’activité IRMf à basse fréquence dans les régions corticales frontales du DMN.

    Les scientifiques ont ensuite créé une plate-forme de mesure optique pour mesurer simultanément la quantité de noradrénaline libérée, l’activité calcique neuronale et les modifications du volume sanguin cérébral. Ils ont démontré que la norépinéphrine du LC peut augmenter l’activité de pointe des neurones corticaux frontaux, tout en réduisant le volume sanguin.

    « Cela a des implications importantes sur l’interprétation des données de l’IRMf », a déclaré Shih, « car il a été largement documenté que les activités neuronales et vasculaires dans le cerveau sont liées. Maintenant, nous montrons que ce couplage est affecté par la présence de noradrénaline. » Ils ont également démontré que l’activation chimiogénétique des neurones LC-NE renforçait la communication des neurones dans les régions corticales frontales du DMN. Ils ont découvert que les régions du cortex rétrosplénial et de l’hippocampe du cerveau peuvent moduler cette connectivité fonctionnelle.

    « Nous pensons que ces deux régions pourraient potentiellement servir de nouvelles cibles pour contrôler les régions corticales frontales et restaurer la fonction DMN lorsque les neurones LC sont dégénérés dans la maladie d’Alzheimer et de Parkinson », a déclaré Shih.

    Ce travail a été soutenu principalement par un prix NIH BRAIN Initiative (R01 MH111429). Le modèle de souris a été fourni par Patricia Jensen, PhD, à l’Institut national des sciences de la santé environnementale.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Soins de santé de l’Université de Caroline du Nord. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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