Les neuroscientifiques découvrent un nouveau type de signal dans le cerveau humain

Les scientifiques ont découvert un nouveau type de processus électrique dans le cerveau humain qui pourrait jouer un rôle clé dans la façon unique dont notre cerveau calcule.

Nos cerveaux sont des ordinateurs qui fonctionnent à l’aide d’un système de cellules cérébrales connectées, appelées neurones, qui échangent des informations à l’aide de signaux chimiques et électriques appelés potentiels d’action. Les chercheurs ont découvert que certaines cellules chez l’homme cortex, la couche externe du cerveau, transmet des signaux dans un pas vu dans les cellules de rongeurs correspondantes. Ce processus pourrait être important pour mieux comprendre nos cerveaux uniques et amélioration programmes qui sont basé sur un modèle du cerveau humain.

« Les neurones humains peuvent être des dispositifs informatiques plus puissants qu’on ne le pensait auparavant », a déclaré à Gizmodo, dans un e-mail, l’auteur correspondant de l’étude, Matthew Larkum de l’Université Humboldt de Berlin.

Le cerveau humain a un cortex épais, en particulier le deuxième et troisième couches (L2 / 3) de la surface. Ces couches contiennent des cellules cérébrales avec beaucoup de branches, appelées dendrites, qui les connecter et échanger des informations avec d’autres cellules du cerveau. Les chercheurs ont acquis et analysé des tranches de tissu L2 / 3 de patients atteints d’épilepsie et de tumeurs, en se concentrant spécifiquement sur ces dendrites. Larkum a expliqué par e-mail que les chirurgies épileptiques ont fourni une quantité suffisante de tissu cortical disponible, tandis que le tissu du patient tumeur a été utilisé pour s’assurer que les observations n’étaient pas uniques aux gens avec l’épilepsie.

L’équipe a accroché les tissus à une pince à patch …essentiellement un système qui construit un circuit électrique de les cellules et un instrument de mesure …et microscope fluorescent utilisé d’observer l’action de ces cellules L2 / 3. L’équipe a remarqué que les courants électriques entrés allumaient plus de potentiels d’action que dans les cellules de rongeurs et qu’un produit chimique qui aurait dû bloquer l’activité des dendrites ne l’a pas complètement fait.

Les expériences ont révélé la présence d’un nouveau type de potentiel d’action qui se déplace à l’aide d’ions calcium, plutôt que d’ions sodium et calcium. Ses une sorte de potentiel d’action jamais vu auparavant dans les cellules du cortex mammifère, selon le papier publié dans Science.

Mais les chercheurs ont pris leur expérience plus loin. UNEaprès avoir étudié le comportement de ces « Potentiels d’action dendritique médiée par le calcium », ils les ont modélisés dans une simulation informatique, et il s’est avéré qu’ils étaient capables d’exécuter une fonction de calcul (appelée la porte XOR) qui, auparavant, pensait que les scientifiques nécessiteraient un réseau de neurones, plutôt qu’un seul. Ils proposent que un artificiel réseau de neurones pourrait intégrer ces nouveaux types de potentiels d’action pour simplifier les calculs.

Des études comme celles-ci ont leurs limites. Tes chercheurs ne pouvaient pas modéliser l’ensemble du neurone, et le travail n’était pas réalisée chez l’homme, juste dans les cellules humaines. Peut-être que d’autres mammifères tirent ce genre de potentiels d’action, mais ils ne sont pas visibles dans les échantillons de tissus du laboratoire.

Les chercheurs espèrent continuer à étudier ce potentiel d’action et le comportement des dendrites comme un moyen de comprendre le cortex et pourquoi il fonctionne comme il le fait.