Contributions de Michael Stryker à la compréhension du cortex visuel

Dans cette interview réalisée lors de l’événement Neuroscience 2023 de la Society for Neuroscience, nous explorons le monde fascinant des neurosciences avec le professeur Michael Stryker, un expert de premier plan avec plus de quatre décennies de recherche révolutionnaire. Depuis ses premières contributions à ses travaux actuels à l’UCSF, le professeur Stryker discute de ses découvertes importantes sur le développement du cerveau, l’interaction de la génétique et de l’environnement, ainsi que la nature de la plasticité cérébrale. Ses idées mettent en lumière la complexité et l’adaptabilité du cerveau humain. Rejoignez-nous pour une plongée approfondie dans les neurosciences avec l’une de ses figures les plus marquantes.

Vos recherches ont profondément transformé notre compréhension du système visuel. Pourriez-vous expliquer brièvement comment vous en êtes arrivé à faire de la recherche en neurosciences et quel est l’objectif principal de votre recherche et sa signification ?

J’ai été à l’UCSF pendant la majeure partie de ma carrière universitaire, soit 46 ans, à l’exception d’une année sabbatique à Oxford et d’un quart à Pise. J’ai commencé par les mathématiques, puis la philosophie, puis les neurosciences. Mon parcours comprenait le nettoyage des cages à rats, la programmation d’un laboratoire de neurosciences et finalement l’adhésion au Peace Corps. J’ai passé du temps en Afrique de l’Est, j’ai appris le swahili et j’ai travaillé comme ingénieur en développement des eaux. Mon intérêt pour les neurosciences m’a ramené, m’a amené à étudier au MIT et à me concentrer sur le système visuel. J’ai travaillé sur divers aspects des neurosciences, des périodes critiques de plasticité au rôle de l’activité neuronale dans le développement du cerveau, et je me concentre actuellement sur la plasticité cérébrale adulte et ses mécanismes sous-jacents.

Votre travail a démontré que la sélectivité d’orientation se développe dans le cortex visuel même sans expérience visuelle. Comment cette découverte a-t-elle remis en question les points de vue existants sur la nature de l’expérience sensorielle et du développement du cerveau ?

Cela remettait en question l’idée selon laquelle l’expérience sensorielle était nécessaire au développement du cerveau. Nous avons montré que l’activité neuronale innée qui précède l’expérience joue un rôle crucial dans le développement du cerveau.

Vous avez découvert que l’activité rétinienne spontanée est essentielle au développement normal des parties visuelles du cerveau. Pourriez-vous expliquer comment cette activité contribue au développement et pourquoi elle est si cruciale ?

C’est essentiel pour organiser les connexions dans le système visuel. Les signaux biochimiques qui organisent les connexions ne peuvent leur donner qu’approximativement raison car ils se diffusent sur une région. L’activité neuronale est spécifique aux cellules individuelles. L’activité aide les neurones qui reçoivent des informations similaires à se connecter avec une précision unicellulaire, améliorant ainsi la spécificité du câblage cérébral.

Vos recherches ont montré que l’inhibition joue un rôle central dans la régulation des périodes critiques de plasticité au début de la vie. Comment cette découverte améliore-t-elle notre compréhension des troubles neurodéveloppementaux ?

L’équilibre entre excitation et inhibition dans le cerveau est un aspect crucial du développement neurologique. Nos recherches et celles d’autres suggèrent que les perturbations de cet équilibre pourraient être un facteur de divers troubles du développement neurologique. Même si nous nous sommes concentrés sur l’inhibition, il est essentiel de comprendre que les mécanismes excitateurs jouent également un rôle important. Des troubles tels que l’autisme et la schizophrénie pourraient être liés à ces déséquilibres, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour une compréhension définitive.

Votre travail a influencé le débat nature-culture en démontrant des mécanismes communs dans le développement inné et dépendant de l’expérience. Comment voyez-vous cette interaction entre la programmation génétique et l’expérience environnementale dans le développement du cerveau ?

Les facteurs génétiques et environnementaux utilisent des mécanismes qui se chevauchent dans le développement du cerveau. La frontière entre la nature (génétique) et l’acquis (expériences environnementales) est estompée par le fait que l’activité neuronale, qui est influencée à la fois par les gènes et les expériences, affecte l’expression des gènes, et que l’expression des gènes affecte l’activité neuronale. Cette interaction met en évidence la complexité du développement cérébral, dont les facteurs innés et les expériences façonnent le résultat.

Vous et vos collègues avez fait la distinction entre la plasticité juvénile et la plasticité adulte, plus lente et qualitativement différente. Pouvez-vous développer ces différences et leurs implications pour comprendre le développement et l’adaptabilité du cerveau ?

La plasticité juvénile est plus rapide et plus robuste que la plasticité adulte, qui a tendance à être plus lente et moins prononcée. Dans le cerveau adulte, on constate non pas une perte de plasticité mais un changement dans sa nature. Par exemple, en réponse à une privation sensorielle, le cerveau adulte ne perd pas sa réactivité mais montre plutôt une augmentation de sa réponse aux sens non privés, indiquant un mécanisme homéostatique en jeu. Même si le cerveau adulte nécessite davantage d’efforts pour s’adapter, il conserve néanmoins un certain degré de plasticité.

Recevoir le prix Ralph W. Gerard en neurosciences est une réalisation importante. Que signifie pour vous cette reconnaissance, tant personnellement qu’en termes de vos contributions scientifiques ?

Professionnellement, c’est un honneur, même si je crois que la science est toujours tournée vers l’avenir, tandis que les récompenses sont le reflet des réalisations passées. Personnellement, c’est gratifiant de recevoir la reconnaissance de pairs qui comprennent les nuances de son travail. Cependant, je considère une telle reconnaissance comme une réussite collective de mon laboratoire et de mes collaborateurs, et pas seulement comme une réussite personnelle.

Comment pensez-vous que votre travail a influencé le domaine plus large des neurosciences, et quel sera, selon vous, son impact durable ?

Mon travail a contribué à plusieurs changements clés dans les neurosciences. Par exemple, l’importance de l’activité neuronale spontanée dans le développement du cerveau a d’abord été accueillie avec scepticisme, mais elle est désormais largement acceptée. En outre, mes efforts pour ouvrir de nouveaux domaines de recherche, comme les études sur le système visuel des furets et les souris alertes, ont ouvert la voie à d’autres pour explorer davantage ces domaines.

En regardant vers l’avenir, quels sont selon vous les prochaines questions ou défis majeurs dans l’étude du système visuel et de la plasticité cérébrale ?

Les progrès rapides de la technologie ouvrent des possibilités incroyables pour la recherche en neurosciences. Nous pouvons désormais explorer des phénomènes et des maladies neurologiques complexes avec des outils sophistiqués qui n’étaient autrefois que théoriques. Cette avancée permet aux chercheurs de se concentrer davantage sur la biologie et les mécanismes des maladies, ce qui pourrait conduire à des percées dans la compréhension et le traitement de diverses affections neurologiques.

Enfin, en tant que personnalité reconnue du domaine, quels conseils donneriez-vous à de jeunes scientifiques qui se lancent dans une carrière dans la recherche en neurosciences, notamment dans des domaines liés à votre expertise ?

Mon principal conseil serait de poursuivre des sujets de recherche que vous trouvez véritablement importants et intéressants. Le domaine des neurosciences est vaste et encore largement inexploré. Les scientifiques en herbe devraient s’efforcer de s’attaquer uniquement aux problèmes les plus importants et s’efforcer d’avoir un impact significatif dans le domaine d’étude qu’ils ont choisi.

Où les lecteurs peuvent-ils en savoir plus ?

À propos de Michael Stryker

Le professeur Michael Stryker est un neuroscientifique renommé connu pour ses travaux approfondis dans le domaine des systèmes visuels cérébraux. Il a obtenu son doctorat. en neurophysiologie du Massachusetts Institute of Technology, où il a co-développé le premier ordinateur-daffichage optique déchiré pour étudier les réponses neuronales dans le système visuel. Ses recherches révolutionnaires au MIT ont confirmé les réponses sélectives innées du cortex visuel.

Au cours de ses recherches postdoctorales à la Harvard Medical School, il a collaboré avec d’éminents neuroscientifiques, dont Torsten Wiesel et David Hubel. À l’Université de Californie à San Francisco, le laboratoire du professeur Stryker a fait des découvertes significatives sur le rôle de l’activité neuronale spontanée dans le développement du système visuel et a présenté le furet comme modèle clé pour de telles études.

Ses travaux innovants se sont étendus à l’utilisation du système visuel de la souris, révélant des informations essentielles sur la plasticité cérébrale et l’interaction entre l’activité neuronale et la signalisation moléculaire. Pionnier dans son domaine, le professeur Stryker est l’auteur de plus de 150 publications, contribuant profondément à notre compréhension des capacités de traitement visuel du cerveau.