Le cerveau humain est un organe merveilleusement énigmatique, aidant à jongler efficacement avec plusieurs tâches pour nous aider à passer une longue journée ! Cette caractéristique, appelée fonction exécutive, place les primates comme nous au sommet de l’évolution.
La perspective de perdre le flux spectaculaire d’informations neuronales dans notre cerveau à cause d’un accident ou d’une maladie est donc déconcertante. Dans le cas d’un événement aussi malheureux, pour restaurer le cerveau dans son état de fonctionnement précédent avec toutes ses fonctionnalités – pour le redémarrer, pour ainsi dire – il faudrait une meilleure compréhension des voies neuronales spécifiques impliquées dans nos activités quotidiennes qui reposent sur mémoire de travail et prise de décision – deux fonctions exécutives importantes.
Pour atteindre cet objectif, un groupe de chercheurs des National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST), Japon, ont travaillé dur pour concevoir une technique qu’ils appellent « silence synaptique chimiogénétique guidée par imagerie » pour déchiffrer les voies neuronales spécifiques impliquées. dans des fonctions exécutives de haut niveau.
Dans une étude pionnière publiée dans Avancées scientifiques, les chercheurs rapportent maintenant avoir réussi à délimiter des voies neuronales spécifiques impliquées dans la mémoire de travail et la prise de décision à l’aide de cette technique.
Le groupe, dirigé par l’éminent chercheur Dr. Takafumi Minamimoto du Département d’imagerie cérébrale fonctionnelle, QST, s’est concentré sur l’étude de la partie dorsolatérale du cortex préfrontal (dlPFC) dans le cerveau du singe, pour appliquer leur nouvelle technique et identifier davantage les neurones voies d’intérêt.
Il est intéressant de noter ce choix, non seulement parce qu’il s’agit de la région cérébrale en partie responsable du contrôle des fonctions exécutives, mais aussi parce que cette région spécialisée n’est présente que chez les primates.
Il est important de noter que le rôle du dlPFC est également soutenu par des régions du cerveau telles que le caudé dorsal (dCD) et le thalamus médiodorsal latéral (MDl). Cette association complexe est expliquée plus en détail par le Dr Kei Oyama, qui est le premier auteur de l’étude, comme suit : « Le cortex préfrontal des primates (PFC), en particulier sa partie dorsolatérale (dlPFC), est bien connu pour servir de centre de fonctions exécutives d’ordre supérieur; il est développé de manière unique chez les primates et sous-tend leurs capacités cognitives distinctives.
Ces fonctions, cependant, ne reposent pas uniquement sur les neurones dlPFC, mais aussi sur leurs interactions coopératives avec les structures sous-corticales, y compris le noyau caudé dorsal (dCD) et le thalamus médiodorsal latéral (MDl). »
Dr Kei Oyama, premier auteur de l’étude
Ensuite, les chercheurs ont voulu comprendre le qui-fait-quoi pour la mémoire de travail et la prise de décision. Étant donné que les neurones dlPFC, MDI et dCD sont connectés, ils ont sélectivement réduit au silence des synapses neuronales spécifiques pour perturber le flux d’informations et réaliser uniquement des projections dlPFC-dCD et dlPFC-MDl, soit unilatéralement (impliquant un seul côté du cerveau), ou bilatéralement (impliquant les deux côtés).
Pour y parvenir, ils ont fait en sorte que les neurones dlPFC expriment des récepteurs de créateurs exclusivement activés par des drogues de synthèse (DREADD). De plus, les singes impliqués dans l’étude ont été analysés pour les changements de comportement, pour comprendre l’effet du silence chimiogénétique.
Fait intéressant, les chercheurs ont observé que le silence des projections bilatérales dlPFC-MDl chez les singes, mais pas leurs projections dlPFC-dCD, causait des problèmes de mémoire de travail liés à leur environnement. Au contraire, le fait de faire taire leurs projections unilatérales dlPFC-dCD, mais pas leurs projections unilatérales dlPFC-MDl, a modifié leur préférence dans la prise de décision.
Ces résultats révèlent que les deux fonctions cérébrales supérieures, la mémoire de travail et la prise de décision, essentielles à notre vie quotidienne, sont contrôlées par différentes voies neuronales reliant des zones spécifiques du cerveau.
Dans l’ensemble, cette étude jette les bases de nouvelles explorations des subtilités du cerveau complexe des primates. À cet égard, le Dr Oyama explique les applications cliniques et de recherche potentielles de ces découvertes : « De nombreux troubles psychiatriques, y compris la dépression, seraient associés à des perturbations de la transmission de l’information neuronale à travers des circuits neuronaux entre des régions spécifiques du cerveau. Nos résultats sont devrait approfondir notre compréhension des troubles mentaux et conduire à la découverte de traitements et de remèdes.
Le développement réussi d’une nouvelle technique dans notre étude servira de technologie clé à la prochaine génération de chercheurs pour étudier les fonctions cérébrales des primates, ce qui contribuera à de vastes domaines de la vie en approfondissant considérablement notre compréhension du mécanisme des fonctions cérébrales supérieures. . »
Le monde attendra en effet avec impatience que de futurs mystères se dévoilent alors que les explorations emmèneront les chercheurs plus profondément dans le labyrinthe labyrinthique qu’est l’esprit.
La source:
Les instituts nationaux des sciences et technologies quantiques et radiologiques
Référence de la revue :
Oyama, K., et al. (2021) Dissection chimiogénétique des voies préfronto-sous-corticales des primates pour la mémoire de travail et la prise de décision. Avancées scientifiques. doi.org/10.1126/sciadv.abg4246.
