Pour la première fois, des scientifiques suivent un million de neurones presque simultanément dans le cerveau d’une souris
Des chercheurs sont parvenus à suivre simultanément un million de neurones différents dans le cerveau de souris.
Les scientifiques ont ainsi fait un grand pas vers la possibilité de suivre un jour l’activité très complexe du cerveau humain.
La clé est une innovation appelée “microscopie à perles de lumière”. Elle améliore la microscopie à deux photons actuelle, en utilisant des lasers pour déclencher la fluorescence introduite dans les cellules vivantes. Lorsque les cellules sont éclairées, les scientifiques peuvent voir comment elles se déplacent et interagissent.
Grâce à la microscopie à perles de lumière, les scientifiques peuvent obtenir la vitesse, l’échelle et la résolution nécessaires pour cartographier en détail le cerveau d’une souris au fur et à mesure que son activité neuronale change. Le suivi quasi-simultané peut durer aussi longtemps que les billes de lumière sont capables de rester illuminées.
“Pour comprendre la nature du réseau densément interconnecté du cerveau, il faut mettre au point de nouvelles techniques d’imagerie capables de capter l’activité des neurones dans des régions du cerveau très éloignées les unes des autres, à grande vitesse et avec une résolution unicellulaire”, explique le neuroscientifique Alipasha Vaziri, de l’université Rockefeller de New York.
“Nous devons capturer de nombreux neurones dans des parties éloignées du cerveau en même temps et à haute résolution. Ces paramètres s’excluent presque mutuellement.”
En d’autres termes, les techniques de microscopie actuelles doivent choisir entre un zoom avant pour obtenir suffisamment de détails et manquer tout ce qui se passe, ou un zoom arrière pour voir l’ensemble de l’image et perdre certains des détails les plus fins.
La microscopie à perles de lumière permet de surmonter ces limites en supprimant le temps mort entre les impulsions laser. À l’aide d’une cavité de miroirs, elle divise chaque impulsion forte unique en 30 sous-impulsions plus petites et d’intensité différente, qui peuvent alors toutes atteindre des profondeurs différentes tout en conservant le même niveau de fluorescence.
Cela signifie que plusieurs profondeurs peuvent être visualisées dans la même impulsion, ce qui permet aux scientifiques d’avoir une vision plus profonde et plus rapide de ce qui se passe. Les scientifiques ont maintenant démontré que cette technique permettait de suivre un million de neurones à la fois dans le cerveau d’une souris.
“Il n’y a aucune raison pour que nous n’ayons pas fait cela il y a cinq ans”, déclare M. Vaziri. “Cela aurait été possible – le microscope et la technologie laser existaient. Personne n’y a pensé.”
Grâce à la microscopie à perles de lumière, les scientifiques espèrent pouvoir suivre les interactions entre les régions sensorielles, motrices et visuelles du cerveau – non seulement chez les souris, mais aussi chez d’autres animaux.
L’interprétation et la compréhension de l’activité neuronale enregistrée nécessiteront un autre pas en avant, mais la nouvelle étude fait avancer l’idée de ce qui est possible avec ce type d’analyse microscopique.
Mieux nous verrons l’intérieur du cerveau, mieux nous pourrons en comprendre le fonctionnement, qu’il s’agisse de l’interaction entre les cellules nerveuses individuelles ou de la détermination des parties du cerveau correspondant à tel ou tel sentiment ou émotion.
“La microscopie à perles de lumière nous permettra d’étudier des questions biologiques d’une manière qui n’était pas possible auparavant”, explique M. Vaziri.
Les travaux de recherche ont été publiés dans Nature Methods.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
