L'étude montre la base structurelle de la formation de la mémoire dans le cerveau de la souris

L'étude montre la base structurelle de la formation de la mémoire dans le cerveau de la souris

Dans une étude soutenue par les National Institutes of Health (NIH), des chercheurs ont démontré la base structurelle de la formation de la mémoire dans un vaste réseau de neurones dans le cerveau de la souris. Ce travail met en lumière la nature fondamentalement flexible de la création de mémoire, décrivant les changements liés à l'apprentissage aux niveaux cellulaire et subcellulaire avec une résolution sans précédent. Comprendre cette flexibilité peut expliquer pourquoi les processus de mémoire et d’apprentissage tournent parfois mal.

Les résultats, publiés dansScienceont montré que les neurones associés à une trace mnésique réorganisaient leurs connexions avec d'autres neurones via une connexion atypique appelée bouton multi-synaptique. Dans un bouton multi-synaptique, l'axone du neurone qui transmet le signal contenant l'information contacte plusieurs neurones qui reçoivent le signal. Selon les chercheurs, les boutons multisynaptiques pourraient permettre la flexibilité cellulaire du codage de l’information observée dans des études antérieures.

Les chercheurs ont également découvert que les neurones impliqués dans la formation de la mémoire n’étaient pas préférentiellement connectés les uns aux autres. Cette découverte remet en question l’idée selon laquelle « les neurones s’activent ensemble », comme le prédit une théorie traditionnelle de l’apprentissage.

De plus, les chercheurs ont observé que les neurones associés à une trace mnésique réorganisaient certaines structures intracellulaires qui soutiennent l’énergie, la communication et la plasticité des connexions neuronales. Ces neurones avaient également des interactions accrues avec des cellules de soutien appelées astrocytes.

En utilisant une combinaison d'outils génétiques avancés, de microscopie électronique 3D et d'intelligence artificielle, les chercheurs Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Cette image montre une reconstruction 3D à l'échelle nanométrique assistée par l'IA de synapses neuronales dans l'hippocampe de souris.

Pour étudier les caractéristiques structurelles liées à l'apprentissage, les chercheurs ont exposé des souris à une tâche de conditionnement et ont examiné la région de l'hippocampe du cerveau environ une semaine plus tard. Ils ont choisi cette période car elle se produit après le premier codage des souvenirs, mais avant leur réorganisation pour un stockage à long terme. À l’aide de techniques génétiques avancées, les chercheurs ont marqué de manière permanente des sous-ensembles de neurones hippocampiques activés au cours de l’apprentissage, permettant ainsi une identification fiable. Ils ont ensuite utilisé des algorithmes de microscopie électronique 3D et l’intelligence artificielle pour créer des reconstructions à l’échelle nanométrique des réseaux neuronaux excitateurs impliqués dans l’apprentissage.

Cette étude fournit un aperçu complet des caractéristiques structurelles de la formation de la mémoire dans une région du cerveau. Cela soulève également de nouvelles questions à explorer davantage. Les études futures seront cruciales pour déterminer si des mécanismes similaires fonctionnent à différents moments et circuits neuronaux. De plus, des recherches plus approfondies sur la composition moléculaire des boutons multisynaptiques sont nécessaires pour déterminer leur rôle précis dans la mémoire et d'autres processus cognitifs.

La recherche a été financée par le National Institute of Mental Health, le National Institute of Neurological Disorders and Stroke et le NIH.Recherche sur le cerveau en favorisant les neurotechnologies innovantes® Initiative ou The Brain Initiative®.

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