Comparé aux ordinateurs, le cerveau peut effectuer des calculs avec un apport énergétique net très faible. Pourtant, notre compréhension de la manière dont le cerveau biologique gère l’énergie est encore incomplète. Ce que l’on sait, cependant, c’est que les cycles de dilatation et de constriction des vaisseaux sanguins, ou vasomotion, se produisent spontanément dans le cerveau, un processus qui contribue probablement à améliorer la circulation des nutriments énergétiques et à éliminer les déchets.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université du Tohoku ont développé une méthode qui permet d’observer et de surveiller facilement la dynamique des vaisseaux sanguins dans le cerveau de la souris. Cela peut être fait soit à travers le crâne intact d'une souris, soit profondément dans le cerveau à l'aide d'une fibre optique implantée.
Les résultats ont été détaillés dans la revue eLife du 17 avril 2024.
Puisqu’il a été rapporté que des stimuli sensoriels pouvaient provoquer une dilatation des vaisseaux sanguins ou une hyperémie, les chercheurs ont cherché à induire une vasomotion en présentant des stimuli visuels à des souris. Ce qu'ils ont découvert, c'est que lorsqu'on montrait à une souris un motif de rayures se déplaçant horizontalement et changeant de direction toutes les 2 à 3 secondes, cela provoquait une réaction dans les vaisseaux sanguins de la souris qui correspondait à la vitesse du motif.
Les souris ont reçu des séances d'entraînement visuel de 15 minutes entrecoupées de périodes de repos d'une heure, 4 fois par jour. Avec un tel entraînement espacé, l’amplitude de la vasomotion synchronisée augmentait progressivement. Il est intéressant de noter que la vasomotion visuellement induite ne se limite pas à la zone du cortex cérébral responsable du traitement de l’information visuelle. En d’autres termes, la vasomotion synchronisée se propage dans tout le cerveau.
« Le mouvement vasculaire synchronisé peut être entraîné avec des stimuli visuels oscillant lentement », explique le professeur Ko Matsui du laboratoire de physiologie cérébrale Super-network de l'Université de Tohoku, qui a dirigé la recherche. « Une telle amélioration des mécanismes de circulation pourrait bénéficier à la capacité de traitement de l'information du cerveau. »
Même si l’on sait depuis longtemps que les changements dans les connexions neuronales favorisent l’apprentissage et la mémoire, la plasticité de la vasomotion n’a jamais été décrite auparavant. Matsui et ses collègues ont découvert qu'un motif visuel spécifique fait bouger davantage les yeux, et cette amélioration du mouvement oculaire dépend des changements dans le cervelet du cerveau. Les chercheurs ont également observé que l’activité des vaisseaux sanguins dans le cervelet se synchronisait avec cet apprentissage moteur optocinétique.
Le chercheur principal de l'étude, Daichi Sasaki, estime que la vasomotion synchronisée, qui fournit efficacement de l'oxygène et du glucose, pourrait améliorer les capacités d'apprentissage.
Notre prochaine étape consiste à explorer les avantages de la synchronisation vasomotion. Cela pourrait aider à éliminer les déchets comme la bêta-amyloïde, retardant ou prévenant potentiellement la démence. La récupération après un AVC pourrait également bénéficier d’un meilleur approvisionnement en énergie et d’une meilleure élimination des déchets. De plus, la vasomotion synchronisée pourrait même améliorer l’intelligence au-delà de nos capacités naturelles. »
Daichi Sasaki, chercheur principal de l'étude
