Actualité santé | News 24

Cartographier des millions de connexions cérébrales

Résumé: Les chercheurs ont amélioré BARseq pour cartographier des millions de neurones, améliorant ainsi notre compréhension des connexions cérébrales. Cette technique avancée révèle comment la perte de vision modifie le cortex visuel, le faisant ressembler davantage à des zones cérébrales voisines.

Ces informations peuvent éclairer les traitements de maladies comme la maladie d’Alzheimer et la schizophrénie. L’étude met en valeur le potentiel de BARseq pour révolutionner les neurosciences.

Faits marquants:

  1. BARseq cartographie des millions de neurones, identifiant les cellules par leur expression génétique et traçant les circuits neuronaux.
  2. La perte de vision altère le cortex visuel, le faisant ressembler aux zones cérébrales voisines.
  3. Cette recherche fait progresser les stratégies de traitement des troubles cérébraux en comprenant les connexions neuronales.

Source: CSHL

Comprendre les liens entre les différentes zones du cerveau pourrait ouvrir la voie à de meilleures stratégies de traitement pour des maladies comme la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie et la dépression.

En 2019, en tant que postdoctorant au laboratoire Zador du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), Xiaoyin Chen a aidé à développer une technique pour cartographier ces connexions. BARseq identifie les cellules du cerveau par les gènes qu’elles utilisent et retrace les circuits neuronaux de connexion. Les premières versions de BARseq ont cartographié l’expression des gènes sur des milliers de voies neuronales, à l’aide de « codes-barres » ou de courts extraits d’ARN.

Cela montre les neurones.
Mais que se passe-t-il dans le cerveau lorsque les incursions neuronales du cortex visuel sont coupées ou ne se forment pas du tout ? Crédit : Actualités des neurosciences

Chen est maintenant chercheur adjoint à l’Allen Brain Institute. Il a récemment retrouvé le professeur Anthony Zador du CSHL pour améliorer les capacités de BARseq. A quoi cela ressemble-t-il? Au lieu de milliers de neurones, BARseq peut désormais en cartographier des millions.

«Nous nous efforçons de faire avancer BARseq. Nous voulons que cela soit facile à utiliser pour tout le monde, plus rapide et plus sensible. Pouvons-nous lire plus d’informations avec ? Avec une échelle beaucoup plus grande, vous pouvez commencer à répondre à différentes questions », explique Chen.

L’équipe a commencé sa recherche de réponses dans le cortex visuel du cerveau. La vue est l’une des façons les plus courantes dont les humains perçoivent le monde. L’information passe des yeux au cortex visuel pour être traitée. Mais que se passe-t-il dans le cerveau lorsque les incursions neuronales du cortex visuel sont coupées ou ne se forment pas du tout ?

« Les gens savent depuis longtemps que les apports visuels sont très importants dans le façonnement du cerveau », explique Chen. « Mais nous ne savons pas, avec la résolution exacte du type de cellule fournie par BARseq, ce qui se passe réellement. »

L’équipe a utilisé BARseq pour cartographier le cerveau de neuf souris et retracer l’expression des gènes dans le cortex visuel de chaque souris. C’est la première fois que cette technique est utilisée pour cartographier autant de cerveaux entiers. Étonnamment, l’équipe a découvert que si les souris devenaient aveugles, les gènes du cortex visuel commençaient à ressembler à ceux des zones corticales voisines du cerveau.

« Les effets de la perte de vision étaient très étendus », explique Chen. « Le cortex visuel lui-même change. Cela ressemble davantage aux zones qui l’entourent. De nombreuses questions subsistent quant à la manière dont le développement contrôle cette configuration.

Chen travaille désormais à étendre encore davantage les capacités de BARseq. Lui et son équipe utilisent cette technique pour étudier comment les connexions sont établies dans le cerveau en développement et comment ces connexions évoluent.

« Comprendre comment les aires corticales sont constituées est la première étape pour comprendre ces connexions », dit-il. «Mais ce n’est pas suffisant. Nous devons encore découvrir comment ils progressent au cours du développement. BARseq peut nous rapprocher de cet objectif.

À propos de cette actualité de recherche en neurosciences et cartographie cérébrale

Auteur: Sara Giarnieri
Source: CSHL
Contact: Sara Giarnieri – CSHL
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Le séquençage in situ du cortex entier révèle une identité de zone dépendante des entrées» par Xiaoyin Chen et al. Nature


Abstrait

Le séquençage in situ du cortex entier révèle une identité de zone dépendante des entrées

Le cortex cérébral est composé de types neuronaux avec une expression génétique diversifiée et organisés en zones corticales spécialisées. Ces zones, chacune dotée d’une cytoarchitecture, d’une connectivité et d’une activité neuronale caractéristiques, sont reliées à des réseaux modulaires.

Cependant, il reste à déterminer si ces organisations spatiales se reflètent dans les signatures transcriptomiques neuronales et comment ces signatures sont établies au cours du développement.

Ici, nous avons utilisé BARseq, une technique de séquençage in situ à haut débit, pour interroger l’expression de 104 gènes marqueurs de type cellulaire dans 10,3 millions de cellules, dont 4 194 658 neurones corticaux sur neuf hémisphères du cerveau antérieur de souris, à résolution cellulaire. Le regroupement de novo de l’expression des gènes dans des neurones uniques a révélé des types transcriptomiques cohérents avec les précédentes études de séquençage d’ARN unicellulaire.

La composition des types transcriptomiques est hautement prédictive de l’identité de la zone corticale. De plus, les zones présentant des compositions similaires de types transcriptomiques, que nous avons définies comme modules corticaux, se chevauchent avec des zones hautement connectées, ce qui suggère que la même organisation modulaire se reflète à la fois dans les signatures transcriptomiques et dans la connectivité.

Pour explorer comment les profils transcriptomiques des neurones corticaux dépendent du développement, nous avons évalué la distribution des types de cellules après l’énucléation binoculaire néonatale.

Notamment, l’énucléation binoculaire a provoqué le déplacement des profils de composition de type cellulaire des zones visuelles vers les zones corticales voisines au sein du même module, suggérant que les entrées périphériques aiguisent les identités transcriptomiques distinctes des zones au sein des modules corticaux.

Grâce au débit élevé, au faible coût et à la reproductibilité de BARseq, notre étude fournit une preuve de principe pour l’utilisation du séquençage in situ à grande échelle afin de révéler l’architecture moléculaire à l’échelle du cerveau et de comprendre son développement.


Source link