Les neurones contrôlent le flux sanguin dans les minuscules vaisseaux du cerveau, mais les chercheurs en savent peu sur cette relation. Maintenant, une équipe d’ingénieurs de Penn State a découvert un lien entre les neurones exprimant l’oxyde nitrique et les changements dans les diamètres artériels chez la souris, ce qui peut éclairer la fonction cérébrale et le vieillissement.
Le cerveau possède de nombreux types de neurones. Les gens ont observé que le flux sanguin et l’activité neuronale vont de pair, et nous voulions mesurer le flux sanguin et l’activité dans des sous-types spécifiques de neurones. «
Patrick J.Drew, Professeur agrégé distingué Huck de sciences de l’ingénieur et mécanique, neurochirurgie et génie biomédical
Les chercheurs ont cherché un moyen d’éteindre et de rallumer les neurones afin de déterminer quels neurones dilataient les vaisseaux sanguins.
« Nous savions que lorsque les animaux courent, tous les neurones deviennent plus actifs et cela fait réagir les vaisseaux sanguins », a déclaré Drew. «Il existe des neurones excitateurs et inhibiteurs et il existe des preuves que si vous stimulez les neurones inhibiteurs, vous obtenez une vasodilatation, mais il existe de nombreux types de neurones inhibiteurs.
Les chercheurs ont utilisé la microscopie à deux photons pour examiner la surface et les artères profondes du cortex somatosensoriel de souris alors que les souris étaient éveillées. Ils ont pu faire plusieurs observations des mêmes artères chez les mêmes animaux sur une série de perturbations neurales différentes, afin de pouvoir comparer les résultats chez les individus plutôt que chez les individus. Ils ont rapporté leurs résultats en eLife.
«Il y a trente ans, les gens ont réalisé que l’oxyde nitrique est un vasodilatateur», a déclaré Drew. « D’autres chercheurs ont vu une enzyme de l’oxyde nitrique stimuler un sous-ensemble de neurones, ce qui nous laisse entendre que cela pourrait aider à localiser les neurones responsables. »
Drew et son équipe ont montré qu’avec une augmentation ou une diminution de l’enzyme d’oxyde nitrique, il y avait un changement de dilatation sans qu’il y ait un changement dans l’activité électrique. Selon Drew, le cerveau est surchargé d’oxygène, donc une augmentation de la dilatation lors de la course ou pour d’autres raisons ne signifie pas nécessairement augmenter l’apport en oxygène.
«Les changements ne semblent pas être liés aux besoins», a déclaré Drew. « C’est un mystère pourquoi cela arrive. »
Parce que les chercheurs pouvaient suivre les changements dans le même vaisseau sanguin au fil du temps et avec différents stimuli, ils pouvaient comparer ces changements à la valeur de base chez les animaux individuels. Ils pourraient également inhiber certains groupes de neurones pendant différentes durées.
« Nos résultats suggèrent un modèle où environ la moitié de la plage dynamique du diamètre artériel basal et évoqué du sang est contrôlée par un petit groupe de neurones et le reste est contrôlé par d’autres neurones et astrocytes », rapportent les chercheurs. « Tout dommage ou dysfonctionnement des neurones nNOS (produisant des enzymes d’oxyde nitrique) pourrait entraîner une diminution du flux sanguin basal, quel que soit le besoin métabolique. »
Les chercheurs ont également noté que les changements de diamètre des vaisseaux sanguins affectent l’amplitude des signaux fmri. Parce que fmri est utilisé pour imager les vaisseaux sanguins chez les animaux et les humains, cela peut produire des signaux non liés à l’activité neuronale.
«Cela nous indique que les signaux fmri peuvent ne pas représenter l’activité globale», a déclaré Drew. « Cela suggère que si ces neurones meurent, cela pourrait provoquer le développement de la démence. »
Les chercheurs aimeraient savoir ce qui se passe si ces neurones sont arrêtés pendant une longue période. Ils aimeraient également savoir ce qui se passe si ces mêmes neurones sont stimulés pendant une longue période. Un autre objectif est de comprendre ce qui anime ces neurones, quel apport modulateur reçoivent-ils et dans quelles autres parties du cerveau fonctionnent-ils?
La source:
Référence du journal:
Echagarruga, CT, et coll. (2020) Les interneurones exprimant nNOS contrôlent la dilatation artérielle basale et comportementale évoquée dans le cortex somatosensoriel de souris. eLife. doi.org/10.7554/eLife.60533.
