Comment le cerveau produit-il un comportement ? L’étude du cerveau pendant le comportement est plus informative lorsque l’animal est libre d’interagir avec son environnement de la manière qu’il choisit. Cela nécessite de petits appareils montés sur la tête qui permettent d’accéder au cerveau, mais qui n’interfèrent pas avec le comportement de l’animal. « Nous nous intéressons à la façon dont les animaux au comportement libre utilisent la vision pour prendre des décisions dans leur vie quotidienne, et comme de nombreuses cellules cérébrales supposées être impliquées dans ce processus sont situées profondément dans le cortex visuel, nous avons fait un très léger Microscope monté sur la tête qui peut mesurer l’activité de ces neurones mais n’interfère pas avec le comportement de l’animal. Nous avons fait un grand pas vers l’imagerie enfin de l’activité cérébrale profondément dans le cortex des animaux exécutant des comportements visuels naturels « , a déclaré Jason Kerr, directeur de le Département du comportement et de l’organisation cérébrale, Institut Max Planck de neurobiologie du comportement (MPINB), Bonn, Allemagne.
Dans l’étude publiée aujourd’hui dans Méthodes naturelles, les chercheurs du MPINB ont mis au point un microscope miniature à excitation à trois photons de 2 grammes qui offre un certain nombre de premières. Pour la première fois, il est désormais possible d’imager l’activité neuronale au niveau d’une seule cellule à partir de toutes les couches corticales sans avoir à interférer avec le comportement de l’animal, rendue possible par un mécanisme de focalisation à distance. Sa conception modulaire offre également une configuration haute résolution qui permet des enregistrements fonctionnels à partir de somates neuronales et de dendrites. Une autre caractéristique importante est que, grâce à un système de détection modifié, le microscope peut être utilisé dans des conditions entièrement éclairées.
La robustesse de notre nouveau microscope miniature à la lumière ambiante nous permet d’imager l’activité cérébrale pendant que l’animal accède à l’ensemble de son répertoire sensoriel. Nous pouvons maintenant étudier les comportements naturels guidés visuellement comme la chasse aux proies et l’évitement des prédateurs. »
Alexandr Klioutchnikov, premier auteur de l’étude
Pour confirmer la portée et la stabilité du nouveau microscope miniature à trois photons, l’équipe a imagé à partir des couches corticales profondes 4 (L4) et 6 (L6) pendant que les souris exploraient librement une arène. Il s’est avéré que les neurones L4 et L6 étaient modulés différemment en fonction de la lumière ambiante.
Comme le microscope peut facilement être monté à nouveau exactement à la même position, les mêmes populations neuronales peuvent être imagées lors de séances de suivi réparties sur plusieurs jours. Cela ouvre la possibilité de surveiller les changements dans l’activité du cerveau, par exemple pendant que l’animal apprend.
