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Ces petits bouts de cerveau qui secouent la recherche en neurosciences

Certains travaux au Allen Institute consistent à étudier la morphologie des neurones humains | Allan Institute, DR

Un petit morceau de cerveau humain prélevé chirurgicalement peut continuer de fonctionner in vitro pendant un à deux jours. Ce temps est mis à profit par une équipe de neuroscientifiques du Allen Institute for Brain Science, à Seattle, pour étudier les différences fines entre cerveaux d’humains et de souris. Une démarche défendue avec vigueur par Ed Lein, une des figures du champ, qui a présenté sa démarche au congrès annuel de l’American Association for Advancement of Sciences, le 14 février dernier. Et qui n’est pas sans susciter de vives réactions d’autres chercheurs, relève la BBC.

Pourquoi c’est intéressant. L’équipe d’Ed Lein étudie le profil d’expression génétique des neurones humains pour les comparer avec ceux de la souris. Elle a notamment montré des différences sensibles dans la répartition des récepteurs à la sérotonine, qui tendent à montrer que la souris n’est pas très adaptée pour développer des médicaments contre Alzheimer ou Parkinson. Ces travaux participent à une remise en cause plus générale des modèles murins, sous le feu de critiques à la fois sociétales (expérimentation animale) et scientifiques (difficulté à généraliser les résultats précliniques). Mais toujours indispensables à la recherche fondamentale.

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À lire sur le site de la BBC (EN)

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Comment le cannabis enfume nos souvenirs

Fractale à partir d'une feuille de cannabis (image d'illustration) | Creative Commons

Les faux souvenirs sont un phénomène psychologique qui se produit lorsqu’une personne croit se souvenir d’un événement qui n’a jamais eu lieu. Le cannabis favoriserait leur survenue, selon un essai clinique paru dans PNAS. Selon ses conclusions, la consommation aigüe de THC perturbe la mémoire de ses consommateurs, en les rendant plus sensibles à la suggestion.

Pourquoi c’est intéressant. Le cannabis est un produit stupéfiant très courant. Or, sa consommation par des témoins ou des auteurs de délits (voire de crimes) complique le travail d’enquête policière. Comprendre précisément ses effets, à court et long terme, peut aider à établir des méthodes d’interrogatoires plus efficaces, capables de réduire les risques de faux-souvenirs.

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Soufflez, ça vous aidera à décider

Image d'illustration. | Pixabay

L’initiation d’une action volontaire est couplée au cycle respiratoire. C’est ce que concluent des travaux neuroscientifiques menés à l'EPFL. Ainsi, nous sommes plus susceptibles de prendre une décision lorsque nous expirons l'air. Ces recherches montrent que l’action volontaire est donc le produit du corps entier, et non seulement du cerveau.

Pourquoi c’est fascinant. Une action résulte d’une suite d’événements. On sait depuis les années 1980 qu’un signal cérébral, dit «potentiel de préparation motrice» ou «readiness potential» en anglais, précède la conscience de la décision d’agir. En clair, ce signal est détecté environ une seconde avant le déclenchement de l’action et quelques centièmes de seconde avant que les sujets n’aient conscience de la décision d’agir.

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Les prix Louis-Jeantet 2020 vont à une neuroscientifique américaine et à deux pionniers italiens en médecine régénérative

La neuroscientifique Erin Schuman (à gauche) et le duo de chercheurs en médecine régénérative Graziella Pellegrini et Michele De Luca (à droite). | Max Planck et université de Modène, DR

Chaque année, la fondation Louis-Jeantet distingue des travaux de recherche biomédicale de pointe dans un des pays membres du Conseil de l’Europe. En 2020, l’organisation philanthropique a attribué son prix de médecine à l’Américaine Erin Schuman, du Max Planck Institute for Brain Research, pour ses travaux sur les neurones, et son prix de médecine translationnelle aux chercheurs italiens Graziella Pellegrini et Michele De Luca, de l’université de Modène, à l’origine de la première thérapie cellulaire de cornée dans les maladies ophtalmiques. La cérémonie de remise a lieu ce mardi 21 janvier à Genève.

Pourquoi on vous en parle. Basée à Genève, la fondation Louis-Jeantet a pour objectif de faire avancer la recherche européenne en médecine en récompensant des chercheurs de haute volée depuis 1986. Ses prix sont accompagnés d’une somme de 500'000 francs, dont 450'000 destinés à la poursuite des travaux de recherche et 50'000 à la convenance personnelle des lauréats. Ces prix sont aussi une récompense prestigieuse qui peut en préfigurer d’autres: 13 des 93 lauréats Louis-Jeantet ont par la suite reçu un prix Nobel.

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Mieux déceler la conscience via les ondes cérébrales

Image d'illustration (centre de neuro-rééducation de Lugano). | Keystone / Alessandro Crinari

Des médecins du centre médical de l’université Columbia ont mis au point un test par électro-encéphalogramme (EEG) pour détecter les états de conscience minimaux chez les personnes dans le coma ou en état végétatif. Les résultats ont été publiés en juin 2019 dans le New England Journal of Medicine, et c’est le site Discover qui en parle. Les chercheurs ont testé 104 patients inconscients dans les trois jours après une lésion cérébrale (AVC, hémorragie, etc.) et identifié que 15% d’entre eux présentaient des signes de conscience à l’EEG, en dépit d’une absence de réponse motrice.

Pourquoi c’est important. La caractérisation du niveau de conscience de ces patients est très difficile, et ce d’autant que la conscience peut fluctuer au fil des heures. Le test classique consiste à demander à la personne de serrer la main, mais cette procédure peut échouer en cas d’inaptitude motrice. L’EEG permet de détecter des signaux de traitement de l’information en l’absence de réponse motrice, indicative d’une forme de conscience a minima appelée dissociation cognitivo-motrice (DCM). Elle est notamment indicative de bien meilleures chances de récupération à long terme.

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À lire sur Discover

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Le dialogue de sourds expliqué par les neurosciences

Cerveau humain, vu sous IRM | Domaine public

Nous avons tous tendance à ignorer les informations ou les arguments qui s’opposent à nos opinions. Baptisé biais de confirmation, cette caractéristique cognitive privilégie les informations confirmant nos idées préconçues et écarte celles qui les contredisent. Des chercheurs britanniques et américains ont cherché à savoir sur quels supports biologiques elle s’appuie. Leurs résultats, publiés ce lundi 16 décembre par Nature Neuroscience, montrent que ce biais est visible dans le cortex préfrontal!

Pourquoi on en parle. Le biais de confirmation était déjà décrit au 17e siècle par Francis Bacon dans son Novum organum, avant d’être mis en évidence expérimentalement par le psychologue Peter Wason dans les années 60. Aujourd’hui, des bulles de filtre sur les réseaux sociaux à l’hyper polarisation des opinions politiques en passant par le changement climatique, le débat public est envahi par les biais de confirmation.

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Un grand philosophe de l’esprit est décédé dans le silence général

Le philosophe américain d’origine coréenne Jaegwon Kim est décédé le 27 novembre 2019, à l’âge de 85 ans. Il était une figure majeure de la philosophie contemporaine, de ce courant qui essaie de concilier la science et la métaphysique pour comprendre la nature de l’esprit. François Loth, philosophe, blogueur et chercheur associé à l’université Rennes 1, revient sur sa pensée.

Jaegwon Kim, de l’université Brown (États-Unis), était l’un des philosophes les plus éminents dans son domaine: la philosophie de l’esprit. Connu et apprécié dans le milieu universitaire par la rigueur et la précision de ses arguments, il laisse en héritage, un travail précieux et extrêmement utile à de nombreux champs de la connaissance. En effet, ce que l’on nomme le «mind-body problem», qui est au cœur de la philosophie de l’esprit, affecte, bien au-delà de son département, toutes les sciences dédiées à l’étude de l’esprit: neurosciences, sciences cognitives, intelligence artificielle…

L’aire d’intervention de Jaegwon Kim en épistémologie et métaphysique de l’esprit couvre, sur près de cinquante ans, une variété de sujets comme l’émergence du mental ou encore l’épineux problème que nous légua Descartes: l’interaction entre l’esprit et la matière. La manière dont il clarifia et stabilisa ces questions, dans un style scrupuleusement analytique, atteste d’une pratique honnête et méticuleuse de la logique de l’argument.

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Des neurones artificiels presque aussi vrais que nature

Université de Bath, DR

Une équipe de chercheurs britanniques vient de concevoir un biocircuit capable d’émuler le fonctionnement de neurones biologiques. Leur dispositif est composé de 120 neurones artificiels regroupés sur une puce en silicone d’environ deux millimètres carrés, qui modifient leur potentiel électrique en fonction des impulsions qu’ils reçoivent et via l’ouverture de canaux ioniques, à l’instar de vrais neurones. C’est The Guardian qui présente ces travaux venant d’être publiés dans Nature Communications.

Pourquoi c’est fascinant. Les chercheurs ont calibré leur biocircuit de façon à répliquer la réponse de neurones impliqués dans la mémoire (hippocampe) et le contrôle de la respiration (tronc cérébral), mais le dispositif peut potentiellement émuler le comportement de n’importe quel groupe de neurones, en interagissant avec la matière grise environnante. Sa consommation électrique très faible lui permet en outre d’être implanté. D’où la perspective – certes lointaine – de traiter des affections comme les arythmies cardiaques ou des troubles neurologiques.

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À lire dans The Guardian

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Le circuit neuronal de l’alcoolisme compulsif découvert chez la souris

Le circuit neuronal en question, visualisé en imagerie au calcium. / Salk Institute, DR

Une équipe de neuroscientifiques du Salk Institute de La Jolla (Californie) vient de montrer l’existence d’un circuit neuronal spécifique capable de susciter ou d’inhiber les comportements d’alcoolisation compulsive chez la souris. Cette découverte, publiée à grand bruit dans Science, marque une étape importante pour comprendre les mécanismes en jeu dans cette maladie.

Pourquoi c’est important. L’alcoolisme continue de faire des ravages, et aucune prise en charge n’a permis à ce jour de faire d’avancée réellement décisive, notamment chez les personnes ayant une tendance à boire de façon compulsive. Rien qu’en Suisse, environ 250'000 personnes sont dépendantes de l’alcool, et 1600 meurent chaque année des suites d’une consommation excessive.

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Quand un seul hémisphère suffit pour faire fonctionner normalement le cerveau

Une moitié de cerveau suffit… parfois. En cas d’épilepsie réfractaire aux traitements, il peut être nécessaire d’enlever ou de déconnecter entièrement un hémisphère cérébral. Lorsque cette opération, cette hémisphérectomie, est réalisée dans l’enfance, les patients ne manifestent pas toujours de pertes cognitives à l’âge adulte. Cette compensation s’accompagne d’une modification de la connectivité au sein du cerveau comme le décrivent des recherches présentées dans Cell Report.

Pourquoi c’est intéressant. Dans le cerveau, l’anatomie ne fait pas la fonction. Il est possible de présenter de très bonnes capacités cognitives malgré des lésions considérables. Des compensations ont été démontrées fonction par fonction chez des patients ayant subi une hémisphérectomie. Ces travaux confirment ces résultats à travers une approche globale du cerveau au repos. Une analyse d’ensemble cruciale pour comprendre voire encourager ces mécanismes par des approches thérapeutiques.

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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

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