Selon une nouvelle étude, les cellules cérébrales ayant la même « date de naissance » sont plus susceptibles de se connecter en circuits de signalisation coopératifs qui remplissent de nombreuses fonctions, y compris le stockage des souvenirs.
Dirigée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine, la nouvelle étude sur le cerveau de souris se développant dans l’utérus a révélé que les cellules cérébrales (neurones) ayant la même date de naissance présentaient une connectivité et une activité distinctes tout au long de la vie adulte des animaux, qu’ils dorment ou dorment. éveillé.
Publié en ligne le 22 août dans Neurosciences naturelles, les résultats suggèrent que l’évolution a profité de la naissance ordonnée des neurones – par jour de gestation – pour former des microcircuits localisés dans l’hippocampe, la région du cerveau qui forme les souvenirs. Plutôt que d’essayer de créer chaque nouveau souvenir à partir de zéro, les chercheurs suggèrent que le cerveau peut exploiter la formation par étapes de couches neuronales pour établir des modèles neuronaux, comme des « pièces de Lego », qui associent chaque nouvelle expérience à un modèle existant tel qu’il est mémorisé.
Ces règles d’assemblage de circuits suggéreraient que les cellules nées ensemble sont plus susceptibles d’encoder des souvenirs ensemble et d’échouer ensemble, impliquant potentiellement la date de naissance neuronale dans des maladies comme l’autisme et la maladie d’Alzheimer, affirment les auteurs. Avec des changements dans le nombre de cellules nées à différents jours, le cerveau en développement peut être vulnérable certains jours de gestation aux infections virales, aux toxines ou à l’alcool.
Les résultats de notre étude suggèrent que le jour de naissance d’un neurone hippocampique influence fortement à la fois la performance de cette cellule unique et la façon dont les populations de ces cellules signalent ensemble tout au long de la vie.
György Buzsáki, MD, PhD, auteur principal de l’étude, professeur Biggs de neurosciences au département de neurosciences et de physiologie de NYU Langone Health
« Ce travail peut remodeler la façon dont nous étudions les troubles neurodéveloppementaux, qui ont traditionnellement été examinés à travers une lentille moléculaire ou génétique, plutôt que développementale », déclare le Dr Buzsáki, également membre de l’Institut des neurosciences de NYU Langone.
Nouvelle compréhension du stockage de la mémoire
L’innovation de l’étude actuelle repose sur le suivi de l’activité des neurones d’une date de naissance donnée jusqu’à l’âge adulte. Pour ce faire, les chercheurs se sont appuyés sur une technique qui leur permettait de transférer de l’ADN dans des cellules en cours de division en neurones dans l’utérus. L’ADN exprimait des marqueurs qui marquaient les cellules cérébrales nées le même jour, comme un code-barres. Cette méthode de marquage a ensuite permis aux chercheurs d’étudier ces neurones chez l’animal adulte.
En utilisant une combinaison de techniques, la nouvelle étude a révélé que les neurones de la même date de naissance ont tendance à « co-tirer » ensemble, caractérisés par des oscillations synchronisées de leurs charges positives et négatives, leur permettant de transmettre des signaux électriques collectivement. Selon les auteurs, une raison probable du co-déclenchement est que les neurones ayant la même date de naissance sont connectés via des neurones partagés.
Des travaux antérieurs ont montré que l’activité dans l’hippocampe peut être décrite en termes de schémas d’activité neuronale collective pendant l’éveil et le sommeil. Pendant le sommeil, par exemple, lorsque les souvenirs de chaque jour sont consolidés pour le stockage de la mémoire à long terme, les neurones de l’hippocampe s’engagent dans une explosion cyclique d’activité appelée « ondulation d’onde aiguë », du nom de la forme qu’elle prend lorsqu’elle est capturée graphiquement par l’EEG, un technologie qui enregistre l’activité cérébrale avec des électrodes.
« Nos résultats montrent que les neurones nés le même jour font partie des mêmes assemblages coopérants, participent aux mêmes ondulations d’ondes aiguës et représentent les mêmes souvenirs », explique le premier auteur Roman Huszár, étudiant diplômé du laboratoire du Dr Buzsáki. « Ces relations, et les modèles prédéfinis qu’elles encodent, ont une implication clé pour la fonction hippocampique : le stockage d’un souvenir sur un lieu ou un événement. »
À l’avenir, l’équipe prévoit des expériences supplémentaires pour identifier les gènes actifs dans les mêmes neurones de naissance dans différentes régions du cerveau et pour tester leur rôle dans la formation et le comportement de la mémoire.
Avec le Dr Buzsáki et Huszár, les autres auteurs de l’étude étaient Yunchang Zhang du Neuroscience Institute de NYU Langone et du Center for Neural Science de NYU ; et Heike Blockus du Département de neurosciences et du Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de l’Université de Columbia. Le financement de l’étude a été fourni par les subventions des National Institutes of Health RO1 MH122391 et U19 NS107616.
