Lumière sur le cerveau

Il y a environ 100 millions de neurones dans le cerveau humain et chacune d’entre elles appartient à un réseau sophistiqué qui contrôle nos pensées, nos comportements, nos émotions. Un message provenant d’un seul neurone peut avoir des conséquences importantes sur les autres régions du cerveau, mais les liens sont difficiles à établir avec les technologies dont nous disposons actuellement. Pour remédier à la situation, une équipe composée de chercheurs de différentes universités (MIT, Harvard, Boston et Tufts) est parvenue à activer sélectivement les neurones d’une souris éveillée avec de la lumière pour ensuite observer l’activité dans les autres régions du cerveau par l’intermédiaire de l’IRM fonctionnelle.

Une avancée prometteuse

L’IRM fonctionnelle, rappelons-le, utilise les propriétés paramagnétiques de la désoxy-hémoglobine (présente en plus grande concentration lorsque le flux sanguin augmente en raison de la consommation accrue d’oxygène engendrée par l’activité neuronale) pour localiser l’activité cérébrale. En comparant les données obtenues à des IRM fonctionnelles réalisées sur des cerveaux humains, les chercheurs prévoient identifier certains circuits neuronaux impliqués dans des pathologies telles que l’épilepsie, la schizophrénie, l’autisme et le syndrome du stress post-traumatique.

La nouvelle technique

La nouvelle technique, appelée opto-IRMf, modifie génétiquement les cellules du cerveau de façon à ce qu’elles réagissent à la lumière. Dans leur membrane, ces cellules renferment une protéine de transport spéciale qui contrôle le flux des molécules chargées (ions) à l’intérieur de la cellule. Lorsque des ions positifs sont introduits à l’intérieur du neurone, son potentiel est modifié, ce qui l’active. Il est ainsi possible de stimuler sélectivement certains neurones. Les chercheurs ont combiné l’optogénétique à l’IRM fonctionnelle afin d’identifier quelles zones du cerveau entrent en activité lorsqu’un neurone en particulier est activé. Pour tester le système, ils ont introduit les protéines réagissant à la lumière dans le cortex sensitif primaire des souris, qui perçoit les sensations du toucher et de la douleur. À l’aide de l’IRM fonctionnelle, ils ont découvert qu’à la suite de l’activation des neurones par la lumière, le cortex sensitif secondaire et le cortex moteur primaire (qui contrôle les mouvements du corps) étaient eux aussi activés.



L'image du haut présente l'activité neuronale d'une souris éveillée. L'image du bas schématise la communication entre les neurones lorsqu'ils sont activés par la lumière. Les couleurs plus chaudes indiquent une plus grande corrélation.


En somme, dans le futur, cette technique pourrait mener à la découverte de nouveaux traitements ciblant un circuit neuronal spécifique plutôt qu’une molécule spécifique comme c’est le cas actuellement.

Pour plus d’informations, voir http://web.mit.edu/newsoffice/2011/illuminating-brain-0128.html