Comparaison d'une carte des neurones dans un ver de nématodes – le connectome – avec une carte de la façon dont les signaux voyagent à travers ces neurones ont révélé un nombre surprenant de différences, suggérant que la structure du cerveau à elle seule n'explique pas comment elle fonctionne
Le cerveau humain a des milliards de connexions
Si nous pouvons cartographier pleinement la structure de notre cerveau, serons-nous en mesure de comprendre comment ils fonctionnent? C'est l'objectif des chercheurs qui tentent de construire un schéma de câblage, ou connectome, de nos voies neuronales – mais maintenant il semble que découvrir les secrets du cerveau ne soit pas si simple.
Vous pouvez considérer le Connectome comme une carte de toutes les routes possibles le long desquelles les signaux neuronaux peuvent voyager, mais maintenant Sophie Dvali À l'Université de Princeton et ses collègues ont découvert que certaines de ces routes étaient sous-utilisées.
Les chercheurs ont examiné le connexion du ver du nématode Caenorhabditis eleganset l'a comparé à un enregistrement des signaux neuronaux du ver, qu'ils ont assemblé en stimulant chaque neurone et en suivant la façon dont le signal qu'il a émis a traversé le connexion. Cela est possible dans le ver car son cerveau n'a qu'environ 300 neurones dans tout son système nerveux.
Le ver du nématode est beaucoup plus simple que les humains, avec ses 300 neurones environ montrés ici en vert
En traitant les deux ensembles de données comme des réseaux mathématiques, l'équipe pourrait déterminer si des groupes de neurones qui sont très densément interconnectés dans le Connectome ont également tendance à échanger un grand nombre de signaux. Ils ont constaté que ce n'est pas toujours le cas.
Dvali dit qu'il y a eu quelques exemples de chevauchement pour une densité de connexion élevée et un échange de signaux, comme pour les groupes de neurones responsables de la façon dont le ver mange, où les deux réseaux correspondaient très bien, ou les neurones impliqués dans la façon dont il recule, qui est une manœuvre importante pour un ver danger. Dans ce dernier cas, les neurones étaient très connectés dans les deux réseaux, mais pas de manière identique. Mais, plus généralement, il y avait suffisamment de divergences pour que l'équipe dit que le connexion d'un organisme ne soit pas suffisant pour prédire tout son comportement.
Andrew Leifer, membre de l'équipe, également à l'Université de Princeton, dit que la différence peut être due au fait que les signaux entre les neurones ne prennent pas toujours le chemin le plus court, et il existe également des cas connus où les neurones peuvent communiquer de manière au-delà des «fils» qui les connectent. «Nous avons l'habitude d'utiliser le Connectome pour guider nos recherches, et souvent c'est très utile et informatif, mais dans de nombreux cas, il y a tellement de liens que nous souhaitions avoir plus d'informations», dit-il.
«Les données Connectomics sont souvent critiquées comme« Oh, vous obtenez uniquement une structure. Vous n'obtenez pas de comportement ». Et ce document sonde vraiment cette question à quelle mesure nous pouvons (relier les deux) », explique Albert-László Barabási à l'Université du Nord-Est dans le Massachusetts.
Ensuite, les chercheurs souhaitent étendre leur étude pour tenir compte de la façon dont les signaux se propagent dans le connexion lorsque plusieurs neurones sont stimulés simultanément et pour regarder des animaux plus complexes comme une larve de mouches de fruits, qui a le plus grand connexion du cerveau entier décrit à ce jour. «Nous sommes sous une révolution en ce moment de cartographier le cerveau», explique Barabási.
