Comment récupérer des réseaux neuronaux sa fonction après une perte de neurones?

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02/18/2020

Receelting

Une équipe de recherche interdisciplinaire dirigée par des experts UB a mis au point un nouvel outil expérimental qui permet de produire des dommages dans une zone spécifique d’un réseau neuronal in vitro de quelques millimètres et enregistrez les effets qu’il a sur l’ensemble du réseau. L’objectif de cette expérience est de comprendre les mécanismes de réponse produits dans les circuits neuronaux du cerveau et d’éviter une propagation générale des dommages, tout en reliant la fonctionnalité des circuits touchés. L’une des principales conclusions de la recherche est que le réseau active rapidement des mécanismes d’autorégulation qui renforcent les connexions existantes et restaurer la fonctionnalité du circuit.

L’étude, publiée dans la revue Eneuro et dirigée par Jordi Soriano, Chercheur de l’Institut des systèmes complexes de l’UB (UBICS), fait partie d’une collaboration interdisciplinaire entre l’UBICS, de l’Institut des neurosciences de l’UB (Ubneuro), de l’Institut des sciences photoniques et de l’Université Rovira I Virgili.

Comme Soriano explique, l’expérience montre la grande capacité des réseaux neuronaux « auto-régulumser et redémarrer en réponse à des changements soudains ou à des altérations graves. » C’est également un bon exemple de « l’importance de modéliser les réseaux neuronaux en tant que systèmes complexes, dans lesquels l’ensemble est beaucoup plus riche que la somme des parties », ajoute-t-il.

Le cerveau, et en général le Les réseaux neuronaux biologiques ont des mécanismes de réponse contre la perte de neurones due aux dommages ou aux maladies. Dans les accidents vasculaires cérébraux, par exemple, la perte d’irrigation sanguine provoque la mort d’un groupe de neurones ciblé et d’une altération de la fonction des circuits neuronaux endommagés. À son tour, cela modifie la fonction des circuits voisins et peut potentiellement être initiée une avalanche de détérioration.

Comprendre comment ces mécanismes agissent au niveau du réseau sont très compliqués, à la fois par la taille de la taille de la taille de la taille. cerveau et pour la difficulté intrinsèque de suivre en détail l’évolution d’un grand nombre de neurones avant et après les dommages. Cette difficulté peut être surmontée en concevant des modèles in vitro lorsque les chercheurs proposent.

L’expérience a consisté à enregistrer l’activité de l’ensemble du réseau neuronal pour établir la fonctionnalité caractéristique. Ensuite, avec un laser à haute puissance, un groupe de neurones a été supprimé avec précision et, le réseau a ensuite été enregistré en détail pour suivre son développement au fil du temps.
Les chercheurs ont observé que le groupe neurone plus proche de la zone touchée perd Activité immédiatement, mais qu’il se remet progressivement grâce à l’action de l’ensemble du réseau. « Étonnamment, dans seulement quinze minutes, ce groupe atteint des niveaux d’activité similaires à ceux qui avaient déjà dommages, malgré une perte de manière irréversible d’un nombre important d’impulsions de la zone touchée », explique Soriano. « Comme dans quinze minutes, il n’y a pas de temps pour établir de nouvelles connexions – le chercheur – nous concluons que le réseau agit en renforçant les connexions existantes, recrutant le flux de stimuli neuronaux vers les voisins immédiats de la zone touchée, en évitant sa détérioration et, par conséquent, Un effondrement progressif du réseau en forme d’avalanche « .

L’étude corrobore l’importance des modèles in vitro en tant qu’outil complémentaire pour comprendre la complexité du cerveau et de ses altérations. Dans ce contexte, cette recherche est intégrée au projet européen méso-cerveau, dans lequel Jordi Soriano participe également. L’objectif de ce projet est de concevoir des cultures neuronales modèles qui reproduisent la structure et la dynamique des régions cérébrales, afin de contrôler l’action des médicaments ou des thérapies génétiques pour le traitement des maladies neurodégénératives.
Référence de l’article: S. Teller, E. Estevez-Priego, C. Granell, D. Tornero, J. Andilla, O. E. Olarte, P. Authie-Álvarez, A. Arenas et J. Soriano. « Récupération fonctionnelle spontanée après des dommages focaux dans les cultures neuronales ». Enueuro, février 2020. DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0254-19.2019

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