Les ondes cérébrales créent une carte interne de notre environnement
Les résultats peuvent aider les scientifiques à comprendre les causes profondes des maladies neurologiques telles que la maladie d'Alzheimer.
Dans une certaine partie du cerveau, les neurones appelés cellules de grille créent en fait une sorte de carte interne du monde extérieur. Pour ce faire, ils ont besoin d'oscillations électriques parfaitement synchronisées d'une autre partie du cerveau pour servir de sorte de stimulateur neuronal.
«Ce travail est le premier à démontrer que l'activité oscillatoire a une fonction bien définie dans les zones du cerveau qui stockent des souvenirs», a déclaré le Dr Stefan Leutgeb, professeur adjoint de biologie à l'UCSD qui dirigeait l'équipe de chercheurs.
Les composants du cerveau importants pour la mémoire - l'hippocampe et le cortex entorhinal voisin - sont parmi les premières zones cérébrales à dégénérer dans la maladie d'Alzheimer, entraînant des problèmes tels que la perte de mémoire et la désorientation. Ces deux régions cérébrales abritent trois types de neurones qui aident à créer des souvenirs spatiaux ainsi que les informations spatiales nécessaires aux souvenirs épisodiques d'expériences de vie.
Leutgeb et ses collègues chercheurs ont mesuré l'activité électrique des cellules de la grille chez des rats qui ont été invités à explorer une zone de quatre pieds sur quatre pieds.
Ces cellules de la grille, situées dans le cortex entorhinal, créent et maintiennent une représentation interne de l'environnement externe. Cette représentation est une carte en forme de grille composée de triangles équilatéraux répétés qui remplissent l'espace dans un motif hexagonal. Au fur et à mesure que l'animal navigue dans son environnement extérieur, une certaine cellule de la grille de son cerveau devient active lorsque la position de l'animal coïncide avec l'un des sommets correspondants dans sa carte «interne».
«Nos résultats représentent une étape majeure dans la compréhension du traitement de la mémoire, et ils guideront les efforts pour restaurer la fonction de la mémoire lorsque les cellules du cortex entorhinal sont endommagées», a déclaré Leutgeb.
Les chercheurs arrêteraient l'entrée oscillatoire en manipulant certaines cellules du stimulateur cardiaque dans le cerveau; ils ont découvert que cela provoquait une détérioration significative des cartes de l’environnement des mailles. Fait intéressant, les signaux cérébraux qui indiquent un emplacement précis ainsi que le signal de la boussole n'ont pas été perturbés pendant ce processus.
«On a pensé que l'hippocampe était sous le contrôle du cortex entorhinal, donc on a supposé que les cellules de la grille auraient un très grand impact sur les cellules de lieu. Nous sommes surpris de voir comment la fonction des cellules de lieu est maintenue face à une perturbation significative de la fonction des cellules de la grille », a déclaré Leutgeb.
«Ce résultat important montre qu'en général, vous pouvez éliminer une quantité substantielle d'informations entrantes dans un circuit cérébral sans que ce circuit cérébral perde la majorité de ses fonctionnalités», a-t-il ajouté. «L'implication de cette découverte est que la restauration de la fonction de la mémoire ne nécessite pas que nous réassemblions exactement les circuits neuronaux endommagés, mais plutôt que nous puissions retrouver la fonction en préservant ou en restaurant les composants clés.»
«Nos découvertes sont une étape majeure vers l'identification de ces composants clés dans un effort pour préserver la fonction de la mémoire chez les personnes vieillissantes et chez les patients atteints de maladies neurodégénératives», a-t-il déclaré.
La recherche est publiée dans le numéro du 29 avril de la revue Science. Des scientifiques de l'Université de Boston rapportent des résultats similaires dans un article d'accompagnement du même numéro.
Source: Université de Californie
