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Les neurones montrent des réponses uniques à la stimulation électrique

Résumé: Les chercheurs ont découvert que différents types de neurones présentent des modes de réponse distincts à la stimulation électrique (ES).

En utilisant un échantillonnage précis de tissus, ils ont découvert que les neurones excitateurs se synchronisaient avec les ES lents et rapides, tandis que les neurones inhibiteurs répondaient principalement aux fréquences rapides. Ces résultats pourraient conduire à des thérapies cérébrales plus ciblées et plus efficaces.

L’étude met en valeur le potentiel de personnalisation des ES pour traiter divers troubles neurologiques.

Faits marquants:

  1. Les neurones présentent des réponses distinctes et spécifiques à une classe à la stimulation électrique.
  2. Les neurones excitateurs se synchronisent avec les ES lents et rapides, les neurones inhibiteurs avec les ES rapides.
  3. Les résultats pourraient améliorer les thérapies ciblées pour les troubles cérébraux comme l’épilepsie.

Source: Institut Allen

De nouvelles recherches menées par des scientifiques du groupe Brain and Consciousness de l’Allen Institute et de Cedars-Sinai offrent un aperçu sans précédent de la façon dont les neurones réagissent aux SE. Loin d’être uniformes, différents types de neurones présentaient des schémas distincts de « synchronisation » avec les champs électriques.

Ces tendances variaient en fonction du rythme auquel le SE était livré.

Les résultats, publiés aujourd’hui dans Neuronepourrait aider les médecins à affiner où, quand et comment appliquer l’ES au cerveau, a déclaré Soo Yeun Lee, Ph.D., premier auteur de l’article et scientifique principal à l’Institut Allen.

Cela montre les neurones.
Ces réponses spécifiques à une classe sont significatives, a déclaré Lee, car elles révèlent que l’ajustement de la fréquence de stimulation permet le ciblage sélectif de différents neurones. Crédit : Actualités des neurosciences

« Grâce à cette étude, nous avons désormais une bien meilleure idée des types de stimulation qui fonctionnent pour des classes cellulaires spécifiques », a-t-elle déclaré. « Nous pouvons utiliser ces connaissances pour développer des moyens plus efficaces d’utiliser la stimulation électrique pour traiter les troubles. »

À l’aide d’échantillons de tissus provenant de souris et d’humains, l’équipe de recherche a délivré des ondes oscillantes d’ES à quelques dizaines de micromètres de neurones individuels. Cette précision extraordinaire a permis un examen sans précédent de l’impact de la stimulation électrique au niveau d’une seule cellule.

Ils ont observé de fortes réponses spécifiques à chaque classe cellulaire. Les neurones excitateurs synchronisaient leur déclenchement avec des fréquences de stimulation lentes et rapides, tandis que les neurones inhibiteurs répondaient principalement aux fréquences rapides.

Ces réponses spécifiques à une classe sont significatives, a déclaré Lee, car elles révèlent que l’ajustement de la fréquence de stimulation permet le ciblage sélectif de différents neurones. Cette découverte pourrait conduire à des thérapies plus précises pour moduler l’activité neuronale.

Par exemple, les neurones inhibiteurs qui expriment une protéine appelée parvalbumine sont impliqués dans l’épilepsie et dans des dysfonctionnements cognitifs, a-t-elle noté. Cette étude montre que ces classes de cellules réagissent le mieux à certaines fréquences. Les futurs traitements pourraient adapter l’ES à la fréquence la plus efficace, améliorant potentiellement les résultats et limitant les effets secondaires.

Au-delà de ses implications cliniques, l’étude a également révélé une vérité universelle sur le fonctionnement des neurones, a ajouté Lee. Quelle que soit la classe cellulaire, les zones corticales ou l’espèce, les neurones présentent une capacité remarquable à se synchroniser avec un champ électrique externe.

Cette propriété générale se superpose à l’éblouissante diversité cellulaire du cerveau, a déclaré Lee – et la nouvelle compréhension de ces mécanismes sous-jacents pourrait transformer notre approche du traitement des troubles cérébraux complexes.

Financement: La recherche décrite dans cet article a été soutenue par les numéros de récompense R01NS120300 et R01NS130126 de l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux des National Institutes of Health. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles du NIH et de ses instituts subsidiaires.

A propos de cette actualité de la recherche en électrophysiologie

Auteur: Pierre Kim
Source: Institut Allen
Contact: Peter Kim – Institut Allen
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Entraînement par champ électrique de l’activité neuronale spécifique à une classe cellulaire» par Soo Yeun Lee et al. Neurone


Abstrait

Entraînement par champ électrique de l’activité neuronale spécifique à une classe cellulaire

Points forts

  • Les neurones présentent un entraînement robuste aux champs électriques sinusoïdaux
  • L’entraînement inférieur au seuil polarise la membrane cellulaire entre les classes cellulaires
  • L’entraînement par champ de pointes est spécifique à la classe cellulaire et dépend de la fréquence de stimulation
  • L’entraînement de champ est observé dans les neurones de différentes régions et espèces du cerveau

Résumé

Les champs électriques affectent l’activité des neurones et des circuits cérébraux, mais la manière dont cela se produit au niveau cellulaire reste énigmatique. Le manque de compréhension de la manière de stimuler le cerveau pour favoriser ou supprimer une activité spécifique limite considérablement la recherche fondamentale et les applications cliniques.

Ici, nous étudions l’impact des champs électriques sur les propriétés infra-seuil et de pointe des principales classes neuronales corticales.

Nous constatons que les neurones du cortex des rongeurs et de l’humain présentent un fort entraînement dépendant de la classe cellulaire qui dépend de la fréquence de stimulation. Les neurones pyramidaux excitateurs, avec leur taux de pointe plus lent, s’entraînent vers des champs électriques lents et rapides, tandis que les classes inhibitrices comme Pvalb et Sst (avec leur pointe rapide) se verrouillent principalement en phase sur des champs rapides.

Nous montrons que cet entraînement de champ de pointes est le résultat de deux effets : une polarisation membranaire non spécifique se produisant entre les classes et des propriétés d’excitabilité spécifiques à la classe. Il est important de noter que ces propriétés sont présentes dans toutes les zones et espèces corticales.

Ces résultats permettent la conception d’une neuromodulation sélective et spécifique à une classe.


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