Une partie nouvellement identifiée d'un circuit cérébral mélange les informations sensorielles, les souvenirs et les émotions pour dire si les choses sont familières ou nouvelles, et importantes ou tout simplement «bruit de fond».
Dirigé par des chercheurs de NYU Langone Health, le travail a révélé qu'un circuit connu pour transporter des messages d'une région du cerveau qui traite les informations sensorielles, le cortex entorhinal (CE), au centre de traitement de la mémoire dans l'hippocampe (HC) a une voie auparavant non reconnue Cela ramène directement les messages à l'EC.
Publication en ligne le 18 février Neuroscience de la natureles résultats de l'étude montrent que cette boucle de rétroaction directe envoie des signaux assez rapidement pour marquer instantanément les vues et les sons liés à certains objets et lieux comme plus importants en les considérant dans le contexte des souvenirs et des émotions.
La nôtre est la première analyse anatomique et fonctionnelle à la fois de la nouvelle boucle de rétroaction hippocampique directe directe et de la boucle indirecte trouvée il y a des décennies. «
Jayeeta Basu, PhD, auteur de l'étude senior, professeur adjoint, départements de psychiatrie et de neurosciences, NYU Grossman School of Medicine
« Les différences que nous avons trouvées dans leur câblage, leur calendrier et leur emplacement suggèrent que les boucles ont des rôles distincts mais parallèles qui les permettent de travailler ensemble pour coder des informations encore plus complexes », a ajouté Basu, Faculté de l'Institut de neurosciences translationnelles chez NYU Langone Health et Un récent lauréat du prix du début du début de la carrière pour les scientifiques et les ingénieurs.
Une meilleure compréhension de l'interaction entre les deux régions du cerveau peut produire de nouvelles solutions aux problèmes dans les circuits connexes, selon les chercheurs, comme ceux observés chez les patients atteints de trouble de stress post-traumatique qui a du mal à distinguer les traumatismes passés des bruits forts actuels, ou dans le Surcharge sensorielle vécue par certains enfants autistes alors qu'ils essaient de distinguer les objets ou d'interagir avec les gens.
Signaux délicats
Le modèle à longue inclus du circuit étudié postule que l'hippocampe (HC) reçoit des informations sensorielles sur le monde extérieur à partir des couches de surface du cortex entorhinal (EC) 2 et 3, mais renvoie des signaux EC unique Couche EC (couche 5), qui les achemine ensuite dans les couches de surface EC 2 et 3. L'itinéraire indirect peut entraîner des retards de temps qui modifient les signaux de rétroaction HC.
En utilisant des méthodes modernes, l'équipe de recherche actuelle a trouvé une deuxième boucle qui relie directement le HC aux couches EC 2 et 3, laissant les souvenirs et les émotions stockés dans le HC ajouter rapidement du poids aux sites et aux sons perçus dans le cadre de l'apprentissage. Un paradoxe sur le terrain a été qu'il n'y a pas de voie directe connue reliant le centre de mémoire hippocampique avec le centre émotionnel du cerveau, l'amygdale. Les nouvelles connexions avec la CE peuvent servir de carrefour.
Autres résultats des connexions de la carte de l'étude entre les cellules cérébrales en fonction de leur capacité à pomper les particules chargées par les canaux, en créant des déséquilibres de charge (potentiels) le long de leurs membranes. Lors de la réception du bon signal, les cellules ouvrent leurs canaux, permettant aux particules de se précipiter (dépolariser) sous une force électrochimique, avec des flux de charge agissant comme des interrupteurs.
Les cellules cérébrales dans les voies de signalisation « tirent » comme le décalage de leur potentiel membranaire, ce qui fait dépolariser les extensions (axones) de chaque cellule nerveuse jusqu'à ce que l'impulsion électrique atteigne une synapse, un écart entre une cellule et la suivante. Lorsqu'il atteint un écart, l'impulsion électrique est convertie en un signal chimique qui se retourne (excite) ou refuse (inhibe) la force du message transmis à la cellule suivante, avec leurs signaux de sculpture de mélange sous-jacents et des souvenirs.
Surtout, la présente étude a mesuré ces propriétés pour la première fois dans les deux boucles. L'équipe du Dr Basu a constaté que la boucle indirecte précédemment connue était excitante, déclenchant souvent des signaux tout ou rien appelés potentiels d'action, de grandes dépolarisations qui codent pour les informations en fonction de leur fréquence.
La nouvelle boucle de rétroaction directe, cependant, en réponse à la même gamme de résistance au signal entrant, s'est avérée recruter une forte inhibition dans les cellules cérébrales (neurones) dans les couches EC 2 et 3, n'incitant jamais aux potentiels d'action. Cette nouvelle activité de circuit envoie plutôt de petits potentiels de dépolarisation des couches HC aux CE 2 et 3. renforcement des connexions entre les neurones.
À l'avenir, l'équipe de recherche prévoit d'étudier comment la production hippocampique liée aux émotions et aux souvenirs façonne les fonctions de prise de décision dans le cortex préfrontal ou le codage émotionnel de la peur dans l'amygdale. L'équipe examinera également ce qui arrivera à leur nouveau circuit direct au cours du vieillissement et dans la maladie d'Alzheimer chez les souris d'étude et ses parallèles chez l'homme.
Avec le Dr Basu, les auteurs de l'étude du NYU Langone Institute for Translational Neuroscience ont été le premier auteur Tanvi Buola ainsi que Melissa Hernandez Frausto, Lulu Peng, Ariel Hairston, Cara Johnson, Margot Elmaleh, Amanda Amilcar et Fabliha Hussain. Les auteurs étaient également le constructeur d'outils transgéniques Cliff Kentros et les membres de son équipe – Stefan Blankvoort et Michael Flatset, du Kavli Institute for Systems Neuroscience de l'Université norvégienne des sciences et de la technologie; Avec Claudia Clopath, chef du Calformatal Neuroscience Laboratory, Département de bio-ingénierie, Imperial College à Londres. Le Dr Basu a dirigé une subvention du projet Initiative National Institutes of Health (NIH) (2018-2023) avec les Drs. Clopath et Kentros pour construire les outils, les approches et les modèles utilisés dans l'étude de cartographie des circuits actuelle.
Les travaux ont également été soutenus par les subventions NIH R01NS109994, R01NS109362-01, 5013R01MH122391, RM1NS132981, Alzheimer's Association Grant Aargd-NTF-23-23 21151101, Assette de recherche Parekh Center pour le Foundation McNenght A Klingenstein Fund – Simons Foundation Fellowship Award in Neuroscience, un Alfred P. Sloan Fellowship, une subvention de recherche Whitehall, un prix Junior Investigator Junior Investigator de l'American Epilepsy Society, une subvention Blas Frangione Young Investigator, une bourse blanche de l'Université de New York pour la faculté junior et un Leon et un Leon Prix de la Fondation Levy.
