So Fly : des scientifiques complètent la carte du cerveau des mouches des fruits adultes

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Évalué médicalement par Carmen Pope, BPharm. Dernière mise à jour le 2 octobre 2024.

Par Carole Tanzer Miller HealthDay Reporter

MERCREDI 2 octobre 2024 -- Le chef d'une équipe de Princeton qui a cartographié le cerveau d'une mouche des fruits adulte -- une étape décisive dans la compréhension du cerveau humain -- explique l'exploit d'une manière qui dément sa complexité.

"Tout comme vous ne voudriez pas vous rendre dans un nouvel endroit sans Google Maps, vous ne voudriez pas explorer le cerveau sans carte", a expliqué l'auteur principal Sven Dorkenwald, qui a obtenu son doctorat. l'année dernière à Princeton et travaille maintenant à l'Allen Institute for Brain Science à Seattle. "Ce que nous avons fait, c'est construire un atlas du cerveau et ajouter des annotations pour tous les commerces, les bâtiments, les noms de rues."

Grâce à cela, a-t-il ajouté dans un communiqué de presse de Princeton, "les chercheurs sont désormais équipés pour naviguer de manière réfléchie dans le cerveau alors que nous essayons de le comprendre".

En la comparant à une feuille de route qui trace chaque petite ruelle ainsi que chaque autoroute, il a déclaré que la nouvelle carte – appelée « connectome » – montre les connexions dans le cerveau des mouches des fruits à toutes les échelles. Cela pourrait un jour conduire à des traitements sur mesure pour les maladies cérébrales.

Les chercheurs ont décrit leurs travaux le 2 octobre dans un numéro spécial de la revue Nature.

Ils ont créé une carte neurone par neurone et synapse par synapse du cerveau d'une mouche des fruits adulte (Drosophila melanogaster). Il identifie différents types de neurones et les liens chimiques – ou synapses – entre eux et offre des informations sur le type de produits chimiques sécrétés par chaque neurone.

Les mouches des fruits partagent 60 % de l'ADN humain et présentent un parallèle avec 3 maladies génétiques humaines sur 4. Comprendre leur cerveau est une étape vers la compréhension de celui d'espèces plus complexes, y compris les humains, ont déclaré les chercheurs.

La mouche des fruits est également une penseuse profonde, capable de former des souvenirs à long terme, de s'engager dans des interactions sociales et de naviguer sur de grandes distances. Maintenant que son connectome a été établi, les chercheurs espèrent utiliser les mêmes méthodes pour cartographier les animaux dotés d'un cerveau plus gros.

"Il s'agit d'une réalisation majeure", a déclaré Mala Murthy, co-responsable de l'étude et directrice de l'Institut de neurosciences de Princeton. "Il n'existe aucun autre connectome cérébral complet pour un animal adulte d'une telle complexité."

D'autres chercheurs avaient déjà cartographié le cerveau d'un ver C. elegans et d'une larve de mouche des fruits, qui possédaient 302 et 3 000 neurones, respectivement.

Le cerveau d'une mouche des fruits adulte est bien plus complexe, comptant près de 140 000 neurones reliés par environ 50 millions de synapses.

John Ngai, directeur de la recherche sur le cerveau de l'Institut national de la santé grâce à l'initiative sur les neurotechnologies innovantes (BRAIN), a salué cet exploit.

"La petite mouche des fruits est étonnamment sophistiquée et a longtemps servi de modèle puissant pour comprendre les fondements biologiques du comportement", a-t-il déclaré dans un communiqué de presse du NIH. "Cette étape importante fournit non seulement aux chercheurs un nouvel ensemble d'outils pour comprendre comment les circuits du cerveau déterminent le comportement, mais sert surtout de précurseur aux efforts en cours financés par BRAIN pour cartographier les connexions des mammifères plus grands et cerveaux humains."

Dans un article complémentaire également publié dans Nature, les chercheurs ont rapporté avoir créé une carte distincte, connue sous le nom de projectome, des projections entre les régions du cerveau.

Le projectome permet une cartographie détaillée de circuits cérébraux spécifiques qui contrôlent le comportement, comme le circuit cérébral ocellaire, ont-ils expliqué. Il capte les stimuli visuels et oriente la mouche pendant le vol.

Pour créer les cartes, les chercheurs du FlyWire Consortium, basé à Princeton, qui comprend 287 chercheurs répartis dans plus de 76 laboratoires à travers le monde, ont utilisé un modèle d'IA et 21 millions d'images cérébrales.

Le modèle d'IA a transformé les « grumeaux et taches » de ces images en une carte tridimensionnelle étiquetée. Les chercheurs ont partagé leurs travaux avec la communauté scientifique au sens large tout au long de leur travail.

"Il n'aurait pas été possible de reconstruire l'intégralité du schéma de câblage manuellement", a noté le co-responsable du projet Sebastian Seung, professeur de neurosciences et d'informatique à Princeton. "C'est une démonstration de la manière dont l'IA peut faire progresser les neurosciences."

L'initiative BRAIN du NIH a financé partiellement le projet.

« À bien des égards, [le cerveau] est plus puissant que n'importe quel ordinateur fabriqué par l'homme, mais pour la plupart, nous ne comprenons pas son fonctionnement. logique sous-jacente", a déclaré Ngai. "Sans une compréhension détaillée de la manière dont les neurones se connectent les uns aux autres, nous n'aurons pas une compréhension de base de ce qui se passe bien dans un cerveau sain ou de ce qui ne va pas en cas de maladie."

Sources

  • Université de Princeton, communiqué de presse, 2 octobre 2024

    • Avertissement : Les données statistiques contenues dans les articles médicaux fournissent des tendances générales et ne concernent pas les individus. Les facteurs individuels peuvent varier considérablement. Demandez toujours un avis médical personnalisé pour les décisions individuelles en matière de soins de santé.

    Source : HealthDay

    Publié : 2024-10-03 06:00

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