L’équipe de scientifiques derrière le projet a déclaré que la carte du câblage des neurones était si complexe, elle ressemblait à une image d’une galaxie.
PUBLICITÉGrâce à une souris qui regarde des clips de «The Matrix», les scientifiques ont créé la plus grande carte fonctionnelle d’un cerveau à ce jour – un diagramme du câblage reliant 84 000 neurones lorsqu’ils tirent des messages.
En utilisant un morceau du cerveau de cette souris sur la taille d’une graine de pavot, les chercheurs ont identifié ces neurones et tracé la façon dont ils ont communiqué via des fibres de branche à travers 500 millions de jonctions surprenantes appelées synapses.
L’ensemble de données massif, publié mercredi par le Journal Nature, marque un pas vers le mystère du fonctionnement de notre cerveau.
Les données, assemblées dans une reconstruction 3D colorée pour délimiter différents circuits cérébraux, sont ouverts aux scientifiques du monde entier pour des recherches supplémentaires – et pour les tout simplement curieux de jeter un œil.
« Cela inspire certainement un sentiment de crainte, tout comme regarder des photos des galaxies », a déclaré Forrest Collman de l’Allen Institute for Brain Science aux États-Unis, l’un des principaux chercheurs du projet.
« Vous avez une idée de votre complication. Nous regardons une petite partie … du cerveau d’une souris et de la beauté et de la complexité que vous pouvez voir dans ces neurones réels et les centaines de millions de liens entre eux ».
La façon dont nous pensons, ressentons, voyons, parlons et bougeons sont dues à des neurones ou des cellules nerveuses dans le cerveau – comment elles sont activées et se envoient des messages.
Les scientifiques ont longtemps connu que ces signaux se déplacent d’un neurone le long des fibres appelées axones et dendrites, en utilisant des synapses pour passer au neurone suivant.
Mais on sait moins sur les réseaux de neurones qui effectuent certaines tâches et comment les perturbations de ce câblage pourraient jouer un rôle dans la maladie d’Alzheimer, l’autisme ou d’autres troubles.
Avec le nouveau projet, une équipe mondiale de plus de 150 chercheurs a cartographié les connexions neuronales que Collman compare à des morceaux de spaghetti enchevêtrés à travers une partie du cerveau de la souris responsable de la vision.
Comment les scientifiques ont cartographié le cerveau
La première étape: montrez un extrait vidéo de souris de films de science-fiction, de sports, d’animation et de nature.
Une équipe du Baylor College of Medicine aux États-Unis a fait exactement cela, en utilisant une souris conçue avec un gène qui fait briller ses neurones lorsqu’ils sont actifs.
Les chercheurs ont utilisé un microscope à propulsion laser pour enregistrer comment les cellules individuelles du cortex visuel de l’animal se sont allumées lorsqu’ils ont traité les images clignotant.
Ensuite, les scientifiques de l’Institut Allen ont analysé ce petit tissu cérébral, en utilisant un outil spécial pour le raser en plus de 25 000 couches et prendre près de 100 millions d’images haute résolution à l’aide de microscopes électroniques. Ils ont ensuite minutieusement réassemblé les données en 3D.
Enfin, les scientifiques de l’Université de Princeton aux États-Unis ont utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour tracer tout ce câblage et « peindre chacun des fils individuels d’une couleur différente afin que nous puissions les identifier individuellement », a déclaré Collman.
PUBLICITÉIls ont estimé que le câblage microscopique, s’il était disposé, mesurait plus de 5 km.
Implications pour la santé humaine
Ce type de cartographie pourrait-il aider les scientifiques à trouver des traitements pour les maladies du cerveau?
Les chercheurs l’appellent une étape fondamentale, comme la façon dont le projet du génome humain qui a fourni la première cartographie des gènes a finalement conduit à des traitements à base de gènes.
La cartographie d’un cerveau de souris complet est un prochain objectif.
PUBLICITÉ« Les technologies développées par ce projet nous donneront notre première chance d’identifier vraiment une sorte de schéma anormal de connectivité qui donne naissance à un trouble », a déclaré Sebastian Seung, neuroscientifique et informaticien de Princeton et un autre des principaux chercheurs du projet.
Le travail « marque un saut majeur en avant et offre une ressource communautaire inestimable pour les découvertes futures », a écrit les neuroscientifiques à Harvard Mariela Petkova et Gregor Schuhknecht, qui n’ont pas été impliqués dans le projet.
Les données énormes et partagées publiquement « aideront à démêler les réseaux de neurones complexes sous-jacents à la cognition et au comportement », ont-ils ajouté.
