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Le bruit de fond des neurones révèle l'interconnexion entre les sens et le mouvement

Image d'illustration | Colin Behrens / Pixabay

On pourrait croire que l’activité du cortex visuel se limite à la vision. Il n’en est rien. Une série d’études récentes sur les souris, synthétisées par Quanta Magazine, révèlent à quel point l’ensemble des systèmes sensoriels du cerveau se retrouvent influencés par les mouvements du corps, et inversement.

Pourquoi on en parle. Le cerveau est généralement représenté comme un emboîtement de cortex et de régions aux rôles bien définis. Mais les dernières avancées en neurosciences viennent contredire ce schéma simpliste en analysant le bruit de fond des neurones depuis longtemps repéré dans ces zones cérébrales. Les régions normalement dévouées aux sens, comme le cortex visuel, enregistreraient nombre d’informations issues des mouvements du corps, facilitant les interactions entre perceptions et mouvements.

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Lire l'article dans * Quanta Magazine*

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Le plaisir musical, un subtil accord entre incertitude et surprise

Alberto R. Salas/Flickr/Creative Commons

Les neurosciences savent depuis longtemps que le plaisir musical se nourrit de la violation de nos attentes, c’est-à-dire du fait que nos oreilles occidentales attendent un certain enchainement harmonique, et qu’une déviation de ce schéma procure un pic de plaisir. Mais plus précisément? Des chercheurs ont démontré que l’accord parfait est un subtil équilibre entre notre incertitude à prédire la suite d’un enchaînement et l’étonnement qu’il procure.

Pourquoi c’est intéressant. Les plaisirs artistiques constituent une forme de satisfaction très complexe. «Bien que les compositeurs le sachent de manière intuitive, la façon dont l’attente suscite le plaisir dans la musique était encore inconnue», explique Stefan Koelsch, qui a dirigé cette étude. Un mystère que ses travaux, parus dans Current Biology élucident en partie.

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L'actualité vue par le neuroscientifique Grégoire Courtine

Grégoire Courtine dirige la Chaire “Réparation de la moelle épinière” de l’EPFL. Il a réussi à faire remarcher trois personnes paraplégiques grâce à une technique de stimulation électrique de la moelle épinière via un implant.

Dans mon radar

Artificial Intelligence Geneva Summit. Cette édition de l’AIGS, qui a lieu ce mercredi de 13h30 à 18h45 au Campus Biotech, est placée sous le signe de la santé et de la religion. Je parlerai des neurotechnologies et de comment elles utilisent l’intelligence artificielle. Dans le cas de mes implants qui visent à faire remarcher des personnes paraplégiques, l’IA permet par exemple de savoir comment et quand stimuler de manière optimale la moelle pour reproduire le mouvement de la marche. Nous décodons aussi l’intention de mouvement dans le cerveau grâce à de tels modèles. Une électrode enregistre l’activité du cerveau et ces algorithmes nous aident à décoder ces signaux de la pensée.

AIGS (FR)

Expérimentation animale ou exil scientifique. Plusieurs initiatives suisses veulent faire interdire les expériences sur les animaux. C’est très problématique. Sans expérience sur les souris, les rats et les singes, il aurait été complètement impossible pour nous de développer les thérapies que nous testons sur l’homme. Sans ces expériences, de nombreux chercheurs comme moi et de nombreuses entreprises comme la mienne devraient quitter la Suisse. Il y a une énorme hypocrisie dans ces initiatives qui nous pousseraient à faire la même chose ailleurs pour faire avancer la science mais dans de moins bonnes conditions. L’expérimentation animale est très bien encadrée en Suisse. Je suis très inquiet car, même si ces initiatives extrémistes ne passent pas, elles pourraient déboucher sur des contre-projets dont les limites seraient également problématiques.

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Le premier casque de stimulation transcrânienne vient de sortir contre la dépression

Le casque Flow a pour objet de compenser l'asymétrie fonctionnelle observée dans le cortex préfrontal des personnes dépressives | Pixabay / OpenClipart-Vectors

Un casque de stimulation transcrânienne contre la dépression vient d’être lancé au Royaume-Uni, rapporte New Scientist. Appelé Flow, il est le premier dispositif du genre en Europe. Le principe consiste à générer des impulsions magnétiques à la surface du crâne de façon à induire une activité électrique dans le cerveau. Les études ont montré qu’un tel dispositif, employé au niveau du cortex préfrontal, peut avoir un effet positif sur la dépression. Lancé dans plusieurs cliniques britanniques, le casque est également disponible à la vente aux particuliers.

Pourquoi on vous en parle. Les antidépresseurs sont loin d’être une panacée, et tout nouveau traitement est bienvenu. La stimulation magnétique transcrânienne montre des résultats modestes mais avérés dans la dépression, et le procédé employé à faible intensité a l’avantage de ne produire, pour autant qu’on sache, que peu d’effets indésirables. La libre mise à disposition du casque pose en revanche la question de la sélection des patients et du respect du protocole, ce qui témoigne une fois de plus du fait que les dispositifs médicaux font l’objet de contrôles bien moins stricts que les médicaments.

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À lire sur New Scientist

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Mini-cerveaux en labo: des chercheurs s’inquiètent de dérives éthiques

Cellules d'organoïde cérébral en culture. Les organoïdes parvenus à maturité se présentent sous la forme de minuscules sphères de tissu neuronal d'au plus quelques millimètres de diamètre | NIH, DR

Le «Rubicon» éthique serait sur le point d’être franchi. Des chercheurs du Green Neuroscience Laboratory (San Diego) estiment que les organoïdes de cerveau – de mini-portions de tissu cérébral cultivées en laboratoire – s’approchent du seuil de complexité pouvant donner lieu à une forme de conscience. À l’occasion du congrès Neuroscience 2019, lundi 21 octobre à Chicago, ils appellent à mieux encadrer ces recherches au plan éthique, afin de s’assurer qu’aucun organisme souffrant ne naisse de ces expériences.

Pourquoi on vous en parle. Les organoïdes cérébraux sont en plein essor, et ouvrent la perspective de recherches inédites sur les maladies neurodégénératives et ophtalmologiques, ou même infectieuses (Zika, Creutzfeldt-Jakob). Leur degré de complexité permet d’ores et déjà la production d’une activité neuronale synchronisée et spontanée, ce qui peut faire craindre l’émergence d’états de conscience minimaux. Une perspective encore très spéculative, dans la mesure où l’on ignore à peu près tout des conditions d’émergence d’une conscience phénoménale. Mais l’enjeu éthique est vertigineux.

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À lire dans The Guardian

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Une activité cérébrale trop intense réduirait notre espérance de vie

Un résultat contre-intuitif, dont les prolongements médicaux sont encore à comprendre | Pete Linforth / Pixabay

Une activité cérébrale trop élevée aurait un effet négatif sur l’espérance de vie. C’est la surprenante conclusion d’une étude menée par des chercheurs de la Harvard Medical School, publiée dans la revue Nature mercredi 16 octobre et relayée relayée sur le site de Sciences et Avenir. L’équipe a montré que plus une personne vivait vieux, plus la protéine REST («RE1-silencing transciption factor») était présente en quantité dans son cerveau. Or, REST permet de réguler l’activité neuronale à la baisse. Les chercheurs ont ensuite établi que des vers (C. elegans) chez qui REST était désactivé avaient une durée de vie réduite.

Pourquoi on vous en parle. La découverte principale est celle d’un possible rôle causal de REST dans la longévité, qui en fait d’ores et déjà une cible pour un des graals de la recherche transhumaniste: le prolongement de l’existence. Mais plus prosaïquement, promouvoir le facteur REST pourrait surtout avoir un effet protecteur dans les maladies neurodégénératives. Ce domaine de recherche devrait aussi permettre de mieux comprendre le rôle protecteur de certaines activités comme la méditation.

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Lire l'article sur Sciences et Avenir

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«Si vous voulez arrêter de fumer, il vaut mieux le faire quand vous êtes très amoureux»

Image d'illustration | Shutterstock

Dans le cadre de l’exposition Amour(s) de l’espace industriel Arcoop à Carouge, le Centre en sciences affectives de l’université de Genève donne ce jeudi 10 octobre à 18h30 une conférence intitulée «Le cerveau amoureux». L’un de ses intervenants, Didier Grandjean, professeur en neuropsychologie de l'émotion et de neuroscience affective à l’Université de Genève répond aux questions de Heidi.news.

Les photographies de l’exposition traduisent différentes formes d’amour. Que voyez-vous derrière le cliché d’un couple qui s’embrasse?

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Votre cerveau a été piraté

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Une initiative de microscopie open-source aux images époustouflantes naît en Suisse

Système nerveux d'un embryon de poulet de sept jours | mesoSPIM

Un groupe de chercheurs européens, dont le cœur est à l’Université de Zurich, a imaginé un nouveau système de microscopie dite «à feuille de lumière», adapté aux grands échantillons, peu cher et open source… Ils le présentent dans la revue Nature Methods, afin d’aider les laboratoires du monde entier à s’emparer de cette technique.

Pourquoi c’est intéressant. Les images générées sont à couper le souffle. Elles intéressent tant les neurosciences que la biologie du développement. De plus, l’innovation open source est capable de proposer des solutions de pointe adaptée aux besoins des scientifiques.

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Des prothèses de jambe dotées de capteurs rendent leurs sensations à des patients amputés

Volontaire essayant le dispositif de retour sensoriel avec un vélo | Federica Barberi

En raccordant une prothèse intelligente directement aux nerfs de la jambe, on peut restaurer des sensations proches de celles d’une vraie jambe. La prouesse, annoncée par une équipe suisse, a été réalisée sur deux patients amputés au-dessus du genou.

Pourquoi on vous en parle. Les prothèses classiques ne permettent pas au patient de sentir leur nouveau membre, ce qui limite leur confort et la précision du mouvement. Mais les interfaces humain-machine ont réalisé ces dernières années des progrès considérables. En 2018, des prothèses de main étaient parvenues à rendre leurs sensations à des amputés.

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Comment le cerveau décide? Un projet international lancé à Genève veut décoder le fonctionnement des neurones

Neurones imagés à l'aide d'un microscope confocal | Wikicommons

«Comment le cerveau (d’une souris) décide-t-il?» Cette simple question est au cœur de l’International Brain Laboratory (IBL), vaste projet de neurosciences impliquant 22 groupes de recherche du monde entier, et lancé à Genève il y a deux ans. Après une phase de mise en place, les mesures directes dans le cortex des rongeurs commencent la semaine prochaine.

Pourquoi c’est original. Plusieurs autres initiatives mondiales de compréhension du cerveau existent, comme le Human Brain Project, lancé à l’EPFL en 2013, la BRAIN Initiative américaine, ou le China Brain Project. Mais l’IBL a ceci de particulier que la même expérience est réalisée dans une dizaine de laboratoires. De quoi obtenir, après les avoir recoupées, des données robustes concernant une tâche simple et bien ciblée.

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Souris et humains ont des cortex étonnamment similaires

Souris de laboratoire. | IEMM Münster / Keystone

Des chercheurs américains du Allen Institute for Brain Science ont établi la comparaison la plus fine à ce jour entre les cellules du cortex de l’homme et de la souris. Si quelques différences émergent, les neurones humains et murins partagent des similarités importantes.

Pourquoi c’est important. Comprendre le fonctionnement du cerveau humain est devenu une véritable quête scientifique. Or elle nécessite une connaissance toujours plus fine de l’architecture cérébrale et de son évolution. Mieux connaître le cerveau murin est quant à lui essentiel car les souris sont utilisées dans de nombreux modèles de recherche en neurosciences.

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Simuler le cerveau en dix ans? L'idée de Henry Markram lancée en 2009 loin d'être réalité

Image d'illustration | Creative Commons

En 2009, le neurologue Henry Markram, professeur à l’EPFL et père du Blue Brain Project (BBP), lançait l’idée de simuler le fonctionnement du cerveau en une décennie. Dix ans après, The Atlantic en tire un bilan sévère: faute d’objectif scientifique assez précis, le projet peine à fournir des résultats à la mesure des sommes investies.

Pourquoi c’est important. Depuis, le BBP a été fondu dans le Human Brain Project, soutenu à hauteur de 1 millards d’euros, notamment versés par la Commission européenne. Mais la nature pharaonique de cette entreprise, à savoir modéliser les dizaines de milliards de neurones du cerveau humain, pose plusieurs problèmes. Et notamment: comment concevoir un outil avant même de savoir précisément à quoi il va servir?

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Lire l'article publié dans The Atlantic (EN)

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«Pour comprendre vraiment ce qui se passe dans le système nerveux, il faut utiliser des technologies implantables»

Claude Clément, le directeur de la technologie au Wyss Center | Wyss Center

Explorer et stimuler le cerveau, comprendre l’épilepsie ou rendre un peu de dignité aux personnes paralysées, grâce à divers systèmes électroniques implantables dans le cerveau: les promesses des recherches menées au Wyss Center de Genève, ouvert il y a tout juste cinq ans, sont nombreuses.

Ce centre scientifique de pointe, hébergé au Campus Biotech et où travaillent une quarantaine de chercheurs, est entré dans son rythme de croisière, mais doit aussi faire face à de nombreux défis. Le point avec Claude Clément, directeur de la technologie du centre, qui détaille ses principaux projets.

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L’épilepsie extatique, la maladie qui permet néanmoins de toucher au merveilleux

Imaginez un auditorium introuvable dans les entrailles du Centre médical universitaire de Genève, une assemblée de blouses blanches qui écoute une conférencière avec placidité et votre serviteur, qui note chacun de ses mots parce qu’il n’a pas étudié les neurosciences et ne voudrait pas écrire de bêtises.

Pourquoi c’est intéressant. La doctoresse Fabienne Picard donnait il y a quelques semaines sa leçon professorale. Son sujet d’études principal, depuis dix ans, c’est l’épilepsie extatique. C’est-à-dire un type d’épilepsie rarissime (60 cas documentés sur terre) qui voit les patients connaître un bref moment d’extase, allant de quelques secondes à quelques minutes, souvent suivi par les symptômes plus courants de l’épilepsie: la crise convulsive dont souffrent 60’000 personnes en Suisse, un demi-million en France.

| | interview

Jocelyne Bloch et Grégoire Courtine font mieux remarcher les paraplégiques que prévu

Sebastian Tobler, patient paraplégique qui marche, entouré par la professeure Jocelyne Bloch et le professeur Grégoire Courtine, à Lausanne (30 octobre 2018) | Valentin Flauraud/KEYSTONE

Jocelyne Bloch, neurochirurgienne au CHUV, et Grégoire Courtine, neuroscientifique à l’EPFL, sont connus pour avoir réussi à faire remarcher trois personnes paraplégiques grâce à des implants sans-fil. Heidi.news a échangé avec eux à l’occasion de la Conférence mondiale des journalistes scientifiques, qui se tient du 1er au 5 juillet sur le campus de l’EPFL.

Ces travaux, parus dans Nature (EN) et Nature Neuroscience (EN), avaient fait sensation lors de leur parution en novembre 2018. L’effet d’annonce passé, comment évolue cette thérapie qui permet aux patients de retrouver le contrôle des muscles des jambes, paralysés depuis longtemps?