Les fondements cellulaires des réseaux cérébraux découverts

Résumé: Les chercheurs ont cartographié la façon dont différents types de cellules cérébrales s’alignent sur les réseaux fonctionnels du cortex humain, faisant ainsi progresser notre compréhension de l’organisation du cerveau. À l’aide d’atlas d’expression génique post-mortem, l’étude a lié les distributions cellulaires à des réseaux spécifiques impliqués dans des tâches telles que le traitement sensoriel et la prise de décision.

Cette recherche comble le fossé entre la fonction cérébrale et ses fondements cellulaires, offrant ainsi un aperçu de la cognition et de la santé mentale. Les résultats ouvrent la voie à de futures études sur la manière dont divers types de cellules travaillent ensemble et sur la manière dont le fonctionnement cérébral pourrait être modélisé.

Faits clés :

• Les atlas d’expression génétique ont révélé comment des types spécifiques de cellules cérébrales s’alignent sur les réseaux fonctionnels du cortex.
• L’étude relie l’organisation cellulaire aux fonctions cérébrales telles que le traitement sensoriel et la prise de décision.
• Ces résultats fournissent un cadre pour explorer les bases cellulaires de la santé et des troubles mentaux.

Source: Université Rutgers

Des chercheurs Rutgers du Brain Health Institute (BHI) et du Center for Advanced Human Brain Imaging Research (CAHBIR) ont découvert comment différents types de cellules cérébrales travaillent ensemble pour former des réseaux fonctionnels à grande échelle dans le cerveau humain – des systèmes interconnectés qui prennent en charge tout, depuis les fonctions sensorielles. du traitement à la prise de décision complexe – ouvrant la voie à de nouvelles connaissances sur la santé et les maladies du cerveau.

En identifiant ces fondements cellulaires, l’étude, publiée dans Neurosciences naturellesoffre une compréhension plus approfondie des fondements cellulaires de la cognition et de la santé mentale.

Les propriétés fonctionnelles du cerveau proviennent des différents types de cellules présentes dans son cortex, la couche la plus externe responsable de nombreuses tâches mentales complexes. Un objectif majeur de la recherche en neurosciences est de comprendre comment nos processus génétiques, moléculaires et cellulaires soutiennent les propriétés organisationnelles du cerveau, telles que mesurées par l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.

Historiquement, les scientifiques étudiaient les propriétés de l’organisation du cerveau en examinant des échantillons de tissus post-mortem ou en utilisant des techniques invasives chez les animaux, telles que l’étude de la structure des tissus (histologie), le traçage des voies neuronales, la mesure de l’activité électrique (électrophysiologie) ou l’observation de changements après que des zones spécifiques aient été endommagées. (méthodes lésionnelles).

Les progrès de la génétique et de la technologie permettent désormais aux chercheurs d’étudier plus précisément comment les cellules cérébrales sont organisées dans les tissus humains.

Dans cette étude, les chercheurs de Rutgers ont utilisé des atlas d’expression génique post-mortem récemment développés, qui cartographient la façon dont les gènes sont exprimés différemment dans les régions du cerveau, pour explorer comment différents types de cellules peuvent s’aligner spatialement avec les études sur les réseaux cérébraux dans la population générale.

Les chercheurs ont découvert que certaines distributions de types cellulaires s’alignent sur des réseaux spécifiques dans le cortex cérébral, à la fois au niveau des types de cellules individuelles et des profils cellulaires multivariés, ou empreintes digitales.

« Ces résultats mettent en évidence un lien entre l’organisation fonctionnelle du cerveau humain et ses fondements cellulaires », a déclaré l’auteur principal Avram Holmes, professeur agrégé de psychiatrie à la Robert Wood Johnson Medical School et membre principal du corps professoral du Rutgers Brain Health Institute et du Center. pour la recherche avancée en imagerie cérébrale humaine.

« L’étude a des implications significatives pour la compréhension des bases cellulaires des fonctions cérébrales en matière de santé et de maladie », a déclaré Holmes.

Cette recherche ouvre la voie à de futures études visant à explorer la manière dont nos divers types de cellules travaillent ensemble au sein des réseaux cérébraux et à tester d’autres modèles potentiels sur la manière dont les cellules contribuent au fonctionnement cérébral.

Les futures études devraient examiner les moyens d’intégrer la structure hiérarchique de ces diverses définitions de cellules dans les analyses et envisager d’autres modèles de fonctionnement cérébral in vivo, a déclaré Holmes.

A propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

Auteur: Lily Zhang
Source: Université Rutgers
Contact: Lily Zhang – Université Rutgers
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès fermé.
« Les fondements cellulaires du connectome cortical fonctionnel humain» par Avram Holmes et coll. Neurosciences naturelles

Abstrait

Les fondements cellulaires du connectome cortical fonctionnel humain

Les propriétés fonctionnelles du cerveau humain proviennent, en partie, du vaste assortiment de types de cellules qui structurent le cortex cérébral. La feuille corticale peut être largement divisée en réseaux distincts, intégrés dans des flux de traitement, ou gradients, qui s’étendent des systèmes unimodaux à travers des territoires d’association d’ordre supérieur.

Ici, en utilisant les données de puces à ADN de l’Allen Human Brain Atlas et les données de séquençage d’ARN mononucléaires provenant de plusieurs territoires corticaux, nous démontrons que les distributions de types cellulaires sont spatialement couplées à l’organisation fonctionnelle du cortex, comme estimé par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.

Les cellules enrichies différemment suivent la topographie spatiale des gradients fonctionnels et des réseaux à grande échelle associés. Des empreintes digitales cellulaires distinctes étaient évidentes à travers les réseaux, et un classificateur formé sur les distributions de types de cellules post-mortem était capable de prédire l’allégeance fonctionnelle des échantillons de tissus corticaux au réseau.

Ces données indiquent que l’organisation in vivo de la feuille corticale se reflète dans la variabilité spatiale de sa composition cellulaire.