Les chercheurs ont terminé le plus avancé cerveau carte à ce jour, celle d'un insecte, une réalisation marquante en neurosciences qui rapproche les scientifiques d'une véritable compréhension du mécanisme de la pensée.
Un diagramme illustrant la connectivité cérébrale, où les neurones sont représentés sous forme de points. Crédit image : Université Johns Hopkins/Université de Cambridge
L'équipe, dirigée par des chercheurs de l'Université Johns Hopkins et de l'Université de Cambridge, a produit un diagramme détaillé, ou connectome, retraçant chaque connexion neuronale dans le cerveau d'une mouche des fruits larvaire, un modèle scientifique archétypal avec des cerveaux comparables à ceux des humains.
Les travaux soutenus par la National Science Foundation des États-Unis, susceptibles d'étayer les futures recherches sur le cerveau et d'inspirer de nouvelles architectures d'apprentissage automatique, sont publiés dans la revue Science.
Cartographier le cerveau de la mouche des fruits
"Si nous voulons comprendre qui nous sommes et comment nous pensons, une partie de cela consiste à comprendre le mécanisme de la pensée", a déclaré l'auteur principal Joshua Vogelstein de Johns Hopkins. "Et la clé pour cela est de savoir comment les neurones se connectent les uns aux autres."
Le connectome de l'équipe d'une mouche des fruits, Drosophila melanogaster, est la carte la plus complète et la plus étendue d'un cerveau d'insecte entier jamais réalisée. Il comprend 3,016 548,000 neurones et chaque connexion entre eux : XNUMX XNUMX. Vogelstein a déclaré que "tout a fonctionné jusqu'à cela".
Même avec la meilleure technologie moderne, cartographier des cerveaux entiers est difficile et extrêmement chronophage. Pour obtenir une image complète au niveau cellulaire d'un cerveau, il faut découper le cerveau en centaines ou milliers d'échantillons de tissus individuels, qui doivent tous être imagés avec des microscopes électroniques avant le processus minutieux de reconstruction de toutes ces pièces, neurone par neurone, en un , portrait fidèle d'un cerveau.
Les chercheurs ont choisi la larve de la mouche des fruits car, pour un insecte, l'espèce partage une grande partie de sa biologie fondamentale avec l'homme, y compris une base génétique comparable. Il possède également de riches comportements d'apprentissage et de prise de décision, ce qui en fait un organisme modèle utile en neurosciences. Et pour des raisons pratiques, son cerveau relativement compact peut être imagé et ses circuits reconstruits dans un délai raisonnable.
L'équipe a cartographié chaque neurone et chaque connexion, et a classé chaque neurone en fonction du rôle qu'il joue dans le cerveau. Ils ont découvert que les circuits les plus actifs du cerveau étaient ceux qui menaient aux neurones du centre d'apprentissage et les éloignaient.
Les méthodes développées sont applicables à tout projet de connectome cérébral, et leur code est disponible pour quiconque tente de cartographier un cerveau animal encore plus grand, a déclaré Vogelstein, ajoutant que malgré les défis, les scientifiques devraient s'attaquer à la souris, peut-être dans la prochaine décennie. .
"Avoir des connectomes, tels que le connectome du cerveau de la mouche développé ici, pour divers organismes ouvrira le cerveau à tout le monde - écoliers, scientifiques citoyens, chercheurs et autres curieux du fonctionnement interne du cerveau", a déclaré Edda Thiels, directrice de programme à Division de l'infrastructure biologique de la NSF.
La source: NSF
