01.12.2022 - Forschungszentrum Caesar

Les neuroscientifiques découvrent comment les cellules cérébrales situées au cœur du cortex fonctionnent chez des souris libres de leurs mouvements.

Ce nouveau microscope miniature change la donne en matière d'exploration du lien entre l'activité neuronale et le comportement complexe des animaux.

Comment voir ce que font les neurones dans les profondeurs du cortex pendant le comportement ? Des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la neurobiologie du comportement - César (MPINB) ont mis au point un microscope miniature suffisamment petit pour être porté sur la tête d'une souris se déplaçant librement et capable de mesurer l'activité neuronale dans toutes les couches corticales, même les plus profondes. Le microscope de deux grammes peut être contrôlé à distance, ce qui minimise la nécessité de manipuler l'animal. Le microscope intègre également une nouvelle technologie permettant l'imagerie dans des environnements éclairés, ce que tous les microscopes comparables avaient du mal à faire. Il est désormais possible de visualiser l'activité neuronale de toutes les couches corticales d'une souris libre de ses mouvements pendant toute la gamme des comportements de l'animal. Ce nouveau microscope change la donne en matière d'exploration du lien entre l'activité neuronale et le comportement complexe des animaux.

Comment le cerveau produit-il le comportement ? L'étude du cerveau pendant le comportement est plus instructive lorsque l'animal est libre d'interagir avec son environnement de la manière qu'il choisit. Pour cela, il faut de petits dispositifs montés sur la tête qui donnent accès au cerveau, mais qui n'interfèrent pas avec le comportement de l'animal. "Nous nous intéressons à la manière dont les animaux au comportement libre utilisent la vision pour prendre des décisions dans leur vie quotidienne et, comme de nombreuses cellules cérébrales censées être impliquées dans ce processus sont situées dans le cortex visuel, nous avons fabriqué un microscope à tête très léger qui peut mesurer l'activité de ces neurones sans interférer avec le comportement de l'animal. Nous avons fait un grand pas vers l'imagerie de l'activité cérébrale dans le cortex d'animaux effectuant des comportements visuels naturels", a déclaré Jason Kerr, directeur du département Comportement et organisation du cerveau.

Dans l'étude publiée le 28 novembre 2022 dans Nature Methods, les chercheurs ont mis au point un microscope miniature à excitation à trois photons de 2 grammes qui offre plusieurs premières. Pour la première fois, il est possible d'imager l'activité neuronale au niveau de la cellule unique de toutes les couches corticales sans avoir à interférer avec le comportement de l'animal, ce qui est rendu possible par un mécanisme de mise au point à distance. Sa conception modulaire offre également une configuration haute résolution qui permet des enregistrements fonctionnels à partir des somates et des dendrites des neurones. Une autre caractéristique importante est que, grâce à un système de détection modifié, le microscope peut être utilisé dans des conditions de pleine lumière. "La robustesse de notre nouveau microscope miniature à la lumière ambiante nous permet d'imager l'activité du cerveau alors que l'animal a accès à l'ensemble de son répertoire sensoriel. Nous pouvons désormais étudier les comportements naturels guidés par la vue, comme la chasse aux proies et l'évitement des prédateurs", explique Alexandr Klioutchnikov, premier auteur de l'étude. Pour confirmer la portée et la stabilité du nouveau microscope miniature à trois photons, l'équipe a pris des images des couches corticales profondes 4 (L4) et 6 (L6) pendant que les souris exploraient librement une arène. Il s'est avéré que les neurones L4 et L6 étaient modulés de manière différentielle en fonction de la lumière ambiante.

Comme le microscope peut facilement être remonté exactement à la même position, les mêmes populations neuronales peuvent être observées lors de séances de suivi étalées sur plusieurs jours. Il est ainsi possible de suivre l'évolution de l'activité du cerveau, par exemple pendant que l'animal apprend.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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