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Activité neuronale endogène

Activité neuronale endogène

Quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce qu'est exactement l'activité neuronale endogène? Je lis beaucoup d'articles de recherche et je veux bien comprendre les choses. Merci pour la réponse à l'avance.

C'est l'article actuel que je lis : https://www.nature.com/articles/pr199992


Citant l'article auquel vous faites référence :

Ces connexions se forment avant que la rétine ne puisse répondre à la lumière, mais à un moment où les cellules ganglionnaires rétiniennes génèrent spontanément des bouffées de potentiels d'action hautement corrélées. Blocage de cette activité endogène

Par « endogène », ils se réfèrent ici à l'activité spontanée générée avant le début de la vue mentionnée dans la phrase précédente, qui organise le circuit de la vision. C'est endogène parce qu'il n'est pas déclenché par un stimulus externe comme la lumière, il est généré en interne.

Plus généralement, les gens ont tendance à se référer à une activité « endogène » qui n'est pas spécifiquement liée à une activité provoquée par un stimulus qu'un expérimentateur peut manipuler. Parfois, cela est également appelé "bruit", bien qu'il y ait un débat sur l'opportunité d'utiliser ce terme (pas que les personnes qui l'utilisent pensent en fait que c'est vraiment du bruit).


Discussion

L'activité opioïde endogène altérée peut être un mécanisme d'altération de la régulation des émotions lors du rejet social et de l'acceptation dans le TDM. Malgré un effet négatif fort et soutenu pendant le rejet dans les deux groupes, l'activation du MOR dans plusieurs régions du cerveau n'a été trouvée que dans les HC, tandis que les patients MDD ont montré une désactivation du MOR dans l'amygdale et une récupération émotionnelle plus lente du rejet. Au cours de l'acceptation, les deux groupes ont signalé une augmentation de l'affect positif, les patients MDD présentant des augmentations plus importantes par rapport à la ligne de base par rapport aux HC. Cependant, cette augmentation est revenue rapidement vers la ligne de base après la fin des essais d'acceptation. Chez les patients MDD, la désactivation du MOR pendant l'acceptation a été trouvée dans le NAcc, une structure de récompense. L'activation du MOR dans le NAcc dans les HC mais pas chez les patients MDD était positivement corrélée avec l'augmentation du désir d'interaction sociale, suggérant l'implication des opioïdes dans la motivation à rechercher une interaction sociale positive lors de l'acceptation dans les HC, mais pas chez les patients MDD.

Pendant le rejet social, les patients MDD n'ont pas montré d'activation significative dans les volumes d'intérêt, alors que dans les HC, l'activation de MOR a été trouvée dans le NAcc droit, l'amygdale gauche et droite, le thalamus médian et le gris périaqueducal (Figures 2a et b, Tableau 1), comme décrit précédemment. 29 Ces structures sont riches en concentrations de MOR et font partie d'une voie par laquelle les facteurs de stress peuvent influencer l'humeur et la motivation 42 ainsi, l'activation du MOR dans ces structures peut réduire l'impact négatif des facteurs de stress. En revanche, les patients MDD ont montré une désactivation du MOR dans l'amygdale (Figure 2c), ce qui peut contribuer à une hyperactivité dépendante du niveau d'oxygène dans le sang dans l'amygdale chez les patients MDD en réponse à des signaux sociaux négatifs tels que le rejet par les pairs. 43 La présente étude a également trouvé une forte corrélation négative entre l'activation du MOR dans le pgACC, une zone impliquée dans la régulation des émotions, 44 et l'augmentation des notes d'affect négatif pendant le rejet chez les HC mais pas chez les patients MDD (Figure 3e). De même, des études antérieures ont trouvé une forte corrélation négative entre l'activation du MOR dans le pgACC et l'augmentation des notes d'affect négatif pendant la tristesse auto-induite dans les HC 40 mais pas chez les patients MDD. 45 Ainsi, dans le MDD, une absence d'activation du MOR plus une plus grande désactivation du MOR dans l'amygdale, et l'absence de relation entre l'activation du MOR dans le pgACC et l'affect négatif peuvent contribuer à un affect négatif soutenu après le rejet.

La résilience de l'ego est un trait conceptualisé par le bloc 36 comme la capacité de s'adapter psychologiquement à toutes les situations, et il a été démontré qu'il est en corrélation avec une récupération émotionnelle et physiologique plus rapide après une menace. 37 Conformément à ce concept, les niveaux de résilience de l'ego étaient positivement corrélés avec l'activation du MOR dans l'amygdale, le gris périaqueducal et le sgACC dans les HC pendant le rejet, comme décrit précédemment. 29 Cette relation n'a été trouvée dans aucun volume d'intérêt chez les patients TDM (Figures 3a, b et c), peut-être en raison des cotes de résilience de l'ego significativement plus faibles chez les patients TDM. La relation positive entre la résilience de l'ego et l'activation du MOR dans les HC suggère que l'activation du MOR pendant le rejet est protectrice ou adaptative. Cette hypothèse est cohérente avec la conclusion selon laquelle la résilience de l'ego était positivement corrélée avec les changements d'estime de soi chez les HC mais pas chez les patients atteints de TDM pendant le rejet (Figure 3d). Les analyses de chemin dans un échantillon plus grand peuvent tester l'hypothèse selon laquelle l'activation du MOR médie la relation entre la résilience de l'ego et les changements d'estime de soi pendant le rejet.

Comme pour le rejet social, il y avait des différences marquées entre les groupes au cours de l'acceptation sociale, y compris l'activation/la désactivation du MOR, les changements d'affect et les relations entre ces mesures. Les HC ont montré une activation dans l'insula antérieure gauche et l'amygdale droite, et une désactivation dans le thalamus médian et le sgACC, tandis que les patients MDD ont montré une activation dans le thalamus médian et une désactivation dans le NAcc gauche (Figures 2e, f, g et h). Dans les HC, ce schéma d'activation du MOR est cohérent avec une augmentation de l'activation du MOR dans l'insula antérieure après l'administration d'amphétamine 46 et dans l'amygdale au cours d'un clip vidéo amusant, 47 suggérant que l'activation du MOR dans ces zones est liée à un effet positif. Toujours dans les HC, la désactivation du MOR pendant l'acceptation dans le thalamus médian et le sgACC, qui se projettent tous deux fortement vers le NAcc, 42, 48 est un mécanisme possible pour faciliter l'affect positif. Chez le rat, un agoniste MOR injecté dans le thalamus médial a augmenté le seuil de douleur et de récompense. 49 De même, la désactivation du MOR dans le sgACC peut faciliter l'augmentation de l'activité NAcc lorsque l'on est apprécié. 50 En revanche, les patients atteints de TDM ont montré une activation du MOR dans le thalamus médian, ce qui peut entraver un effet positif soutenu. Les patients MDD n'ont pas non plus montré de désactivation du MOR dans le sgACC, une région qui s'est avérée fonctionnellement associée à l'anhédonie. 51, 52 De manière inattendue, les patients atteints de TDM ont signalé une augmentation plus importante de l'affect positif par rapport à la ligne de base lors de l'acceptation par rapport aux HC, mais cette augmentation a été de courte durée (Figure 1f), conformément à une étude récente montrant que les patients atteints de TDM peuvent en effet ressentir un affect positif, mais avec une durée plus courte par rapport aux HC. 53 De plus, seuls les CS ont montré des augmentations significatives de l'estime de soi et du désir d'interaction sociale après l'acceptation (tableau supplémentaire 2). Ainsi, en réponse à l'acceptation sociale, les patients atteints de TDM ont montré des augmentations de courte durée de l'affect positif qui n'ont pas augmenté de manière significative l'estime de soi ou la motivation sociale.

Comme indiqué précédemment dans les HC, l'augmentation de l'activation du MOR dans le NAcc était positivement corrélée avec un désir accru d'interaction sociale, 29 une conclusion cohérente avec un rapport chez le rat montrant que les MOR dans le NAcc médient le comportement de jeu social. 28 La présente étude a montré qu'après acceptation, les HC mais pas les patients MDD ont signalé un plus grand désir d'interaction sociale, et que l'activation du MOR dans le NAcc gauche était positivement corrélée avec un désir accru d'interaction sociale (Figure 3f). En revanche, les patients MDD ont montré MOR désactivation dans la NAcc gauche, ce qui peut contribuer à une activité anormale de la NAcc liée à l'anhédonie chez les patients atteints de TDM. 54 Ainsi, en plus d'avoir un effet positif de courte durée, les patients MDD n'ont pas montré de motivation sociale accrue, qui dans les CS était liée à l'activation du MOR dans le NAcc.

Il n'y avait aucune différence significative dans les niveaux de cortisol plasmatique entre le rejet ou l'acceptation par rapport à la ligne de base au sein des groupes, et aucune différence n'a été trouvée entre les groupes. Dans les HC, une corrélation négative significative a été trouvée entre l'activation du MOR dans l'amygdale et la NAcc et les modifications des niveaux de cortisol pendant le rejet, suggérant une régulation descendante du MOR de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA). Des études antérieures suggèrent que le système MOR a un rôle dans l'amortissement de l'activité de l'axe HPA induite par le stress en inhibant l'hormone de libération de la corticotrophine dans l'hypothalamus. 55, 56 Conformément à l'hypothèse, l'activation du MOR dans l'amygdale droite était négativement corrélée avec les niveaux de cortisol pendant le rejet (Figure 4a). Ainsi, la régulation MOR de l'activité de l'amygdale pendant le rejet peut atténuer l'activité de l'axe HPA, très probablement par des projections vers le noyau du lit de la strie terminale, qui à son tour se projette vers l'hypothalamus. 57 L'activation du MOR dans le NAcc était également négativement corrélée avec le cortisol (Figures 4b et c), bien que la voie du NAcc au noyau paraventriculaire de l'hypothalamus soit moins claire et implique probablement des voies multisynaptiques. L'influence inhibitrice de l'activation du MOR sur les niveaux de cortisol a également été rapportée dans les HC lors de l'administration d'un placebo pour la douleur. 58 Ainsi, l'activation MOR peut amortir l'activité HPA pendant le rejet, un mécanisme altéré dans le TDM par le manque d'activation MOR et/ou le découplage du système MOR et de l'axe HPA.

Dans les centres de santé, le schéma d'activation du MOR pendant le rejet était similaire à celui trouvé pendant la douleur physique, 30, 59, soutenant la théorie selon laquelle la régulation du rejet social et de la douleur physique partagent des voies neuronales qui se chevauchent. 29, 31, 32, 38, 39, 60, 61, 62 Contrairement aux résultats actuels, des études antérieures ont trouvé des schémas opposés d'activité MOR chez les patients HC et MDD pendant le rappel d'un triste événement autobiographique (décès d'un ami ou d'un membre de la famille , rupture amoureuse ou divorce). Ces études ont trouvé MOR désactivation dans les HC (pgACC, pallidum ventral, amygdale et cortex temporal inférieur) 40 et MOR Activation chez les patients atteints de TDM (insula antérieure, thalamus, ganglions de la base ventraux et cortex périamygdalien). 45 Il est probable que différents modèles d'activation du MOR soient impliqués dans la réponse aux signaux extéroceptifs (par exemple, la douleur, le rejet) par rapport aux signaux intéroceptifs permissifs (par exemple, la tristesse auto-induite). Par exemple, dans des études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle où les sujets ont vu une photo d'un ex-partenaire romantique (signal extéroceptif), une augmentation du signal dépendant du niveau d'oxygène dans le sang a été trouvée dans le striatum ventral, le thalamus, l'insula antérieure et l'ACC. 38, 63 En revanche, le rappel de pensées tristes au sujet d'une récente rupture amoureuse (indice intéroceptif) a entraîné une désactivation dans des domaines similaires. 64

La présente étude soutient des travaux antérieurs sur des modèles animaux et a le potentiel de se traduire en applications cliniques. Fait intéressant, l'une des premières études à montrer des preuves de la libération d'opioïdes endogènes lors d'interactions sociales a été trouvée chez des rats à l'aide d'une autoradiographie soustractive, 65 une méthode présentant des similitudes conceptuelles avec la méthode de neuroimagerie utilisée dans la présente étude. Cette étude et d'autres études animales 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, ainsi que la présente étude chez l'homme suggèrent que les opioïdes endogènes jouent des rôles similaires dans le comportement social de plusieurs espèces, soutenant les futurs travaux de traduction. . Par exemple, les études animales peuvent fournir une analyse plus détaillée des substrats génétiques causant une fonction MOR altérée dans l'environnement social. En effet, il a été démontré qu'une variation fonctionnelle du gène MOR chez l'homme est associée à la sensibilité dispositionnelle et neuronale au rejet social, 31 et peut être utile dans la détection précoce de la vulnérabilité au TDM dans l'environnement social. En résumé, la présente étude soutient une enquête plus approfondie sur l'interaction entre le système opioïde endogène, l'environnement social et la physiopathologie et le maintien du TDM.


Impact différentiel de l'attention endogène et exogène sur l'activité dans le cortex visuel humain

Comment l'attention endogène (volontaire) et exogène (involontaire) module-t-elle l'activité du cortex visuel ? À l'aide d'une analyse IRMf basée sur le ROI, nous avons mesuré l'activité IRMf pour les essais valides et invalides (cible à l'emplacement indiqué/non indiqué, respectivement), pour le pré- ou post-repérage dans des conditions endogènes et exogènes, tandis que les observateurs effectuaient la même tâche. Nous avons trouvé une modulation plus forte dans les régions visuelles controlatérales qu'ipsilatérales de l'hémichamp assisté, et une activité plus élevée dans les essais valides que invalides. Pour les endogènes, la modulation de l'activité provoquée par un stimulus en raison d'un pré-indice a augmenté le long de la hiérarchie visuelle, mais était constante en raison d'un post-indice. En revanche, pour les exogènes, la modulation de l'activité provoquée par un stimulus en raison d'un pré-indice était constante le long de la hiérarchie visuelle, mais pas modulée en raison d'un post-indice. Ces résultats révèlent que l'attention endogène et exogène modulent distinctement l'activité dans les aires visuelles lors de l'orientation et de la réorientation de l'attention endogène facilite à la fois l'encodage et la lecture des informations visuelles alors que l'exogène ne facilite que l'encodage des informations.


Attention ouverte contre attention secrète [ modifier | modifier la source]

Des changements dans l'attention spatiale peuvent se produire lorsque les yeux bougent, ouvertement, ou lorsque les yeux restent fixés, secrètement (Wright et amp Ward, 2008). Dans l'œil humain, seule une petite partie, la fovéa, est capable de mettre les objets au point. Cependant, c'est cette haute acuité visuelle qui est nécessaire pour effectuer des actions telles que la lecture de mots ou la reconnaissance des traits du visage, par exemple. Par conséquent, les yeux doivent continuellement bouger afin de diriger la fovéa vers le but souhaité. Avant un mouvement oculaire manifeste, où les yeux se déplacent vers un emplacement cible, l'attention secrète se porte sur cet emplacement. ⎖] ⎗] ⎘] ⎙] Cependant, il est important de garder à l'esprit que l'attention est également capable de se déplacer secrètement vers des objets, des emplacements ou même des pensées pendant que les yeux restent fixés . Par exemple, lorsqu'une personne conduit et garde les yeux sur la route, mais alors, même si ses yeux ne bougent pas, son attention passe de la route à la réflexion sur ce dont elle a besoin pour aller à l'épicerie. Les yeux peuvent rester concentrés sur l'objet précédent, mais l'attention s'est déplacée. ⎚]

Études de patients et changements d'attention[modifier | modifier la source]

Certaines des premières recherches sur la neurologie derrière les changements d'attention sont venues de l'examen de patients atteints de lésions cérébrales. Tout d'abord, Posner et al., ont étudié des personnes atteintes de paralysie supranucléaire progressive, une condition dans laquelle il est difficile d'exercer volontairement des mouvements oculaires, en particulier des mouvements verticaux. Les patients présentaient des lésions dans la région du mésencéphale et les zones corticales associées. Bien que les patients ne soient pas capables de bouger leurs yeux, ils étaient toujours capables de détourner leur attention secrètement. Cependant, il y avait un ralentissement du processus de déplacement de l'attention chez ces patients, ce qui suggère que les régions du mésencéphale et du cortex doivent être associées à des déplacements d'attention cachés. De plus, des recherches antérieures ont montré un soutien pour les changements d'attention cachés associés à l'activité dans le lobe pariétal. D'un autre côté, la recherche semble indiquer des différences dans les zones cérébrales activées pour les changements d'attention manifestes, par rapport aux changements cachés. Des preuves antérieures ont montré que le colliculus supérieur est associé à des mouvements oculaires ou à des changements d'attention manifestes. De plus, le cervelet médial n'a montré d'activation que pendant les mouvements oculaires. ⎜]

Chevauchement neuronal pour une attention manifeste et secrète [ modifier | modifier la source]

Bien qu'après avoir examiné les recherches de Posner, il puisse sembler logique de conclure que les changements d'attention cachés et manifestes utilisent des mécanismes neuronaux différents, d'autres études plus récentes ont montré plus de chevauchement qu'autrement. De nombreuses études ont montré une activité évidente dans le cortex frontal, se concentrant dans le sillon précentral, le cortex pariétal, en particulier dans le sillon intrapariétal, et dans le cortex occipital latéral pour les changements d'attention manifestes et cachés. ⎝] Ceci est à l'appui de la théorie prémotrice de l'attention. Bien que ces études puissent s'accorder sur les domaines, elles ne sont pas toujours d'accord sur le fait qu'un changement d'attention manifeste ou caché provoque plus d'activation. Utilisant la technologie d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), Corbetta et al., ont constaté que les tâches de changement d'attention manifeste et dissimulé montraient une activation dans les mêmes zones, à savoir les lobes frontal, pariétal et temporal. De plus, cette étude a rapporté que les changements d'attention cachés montraient des niveaux d'activité plus élevés que dans la condition d'attention manifeste. Cependant, il est important de noter que différentes tâches ont été utilisées pour la condition secrète par rapport à la condition manifeste. Une tâche impliquait qu'une sonde soit flashée sur la fovéa du sujet, tandis qu'une autre tâche montrait la sonde dans la vision périphérique du participant, ce qui rend douteux si ces résultats peuvent être directement comparés. ⎜] Nobre et al. ont également cherché à déterminer si des changements d'attention cachés et manifestes révélaient une activation dans les mêmes zones cérébrales. Une fois de plus, la technologie IRMf a été utilisée, ainsi que deux tâches distinctes, l'une pour l'attention secrète et l'autre pour l'attention manifeste. Les résultats ont montré un chevauchement dans les zones activées pour les changements d'attention manifestes et cachés, principalement dans les lobes pariétal et frontal. Cependant, une zone s'est avérée spécifique à l'attention cachée, qui était le cortex dorsolatéral droit généralement associé aux changements volontaires d'attention et à la mémoire de travail. On devrait se demander si cette activation supplémentaire a à voir avec la tâche sélectionnée pour la condition secrète, ou plutôt si elle est spécifique à un déplacement caché de l'attention. ⎞]

Beauchamp et al. plus récemment, ils ont tenté de reproduire ces mêmes résultats en réalisant une étude utilisant la même tâche pour les deux conditions, ainsi que sur plusieurs taux de postes. Les résultats concordaient avec le fait que les changements attentionnels cachés et manifestes engagent les mêmes mécanismes neuronaux. Cependant, cette étude différait en ce que des déplacements manifestes de l'attention montraient une plus grande activation dans ces zones neurales, et cela se produisait même à des taux de déplacement multiples. Encore une fois, les régions neurales impliquées dans cette étude comprenaient le sillon intrapariétal, le sillon précentral et le cortex occipital latéral. Cette activation plus importante, évidente avec des changements d'attention manifestes, a été attribuée à l'implication supplémentaire des mouvements oculaires. ⎝]


Discussion

Ces résultats démontrent que l'activité de pré-stimulus module le degré de réglage de catégorie sur la base d'essai par essai dans les zones sélectives de catégorie du cortex. Des études antérieures se sont principalement concentrées sur la corrélation globale entre l'activité pré-stimulus et la réponse évoquée dans des caractéristiques comprenant la phase et la puissance oscillatoire de la réponse liée à l'événement 23,24,25, souvent pas définitivement localisée dans les régions qui traitent la classe de stimulus présenté 41 . Les résultats ici démontrent que l'activité pré-stimulus module l'activité post-stimulus dans les régions qui sont sélectives pour le stimulus visualisé.

Les résultats montrent également que le degré d'influence sur la précision de la classification neuronale de l'activité pré-stimulus est en corrélation avec le temps de réaction comportementale spécifiquement pour la catégorie de stimulus qu'une région particulière traite.Des travaux antérieurs ont montré que différents aspects de l'activité pré-stimulus, y compris la phase et l'amplitude de la réponse/champ lié à l'événement 7,42, ainsi que le signal BOLD 8,43, sont en corrélation avec les performances comportementales. Cependant, des études antérieures ne permettent pas de savoir si les mêmes aspects de l'activité pré-stimulus qui modulent le réglage des catégories donnent également lieu à une influence sur le comportement, car ces deux effets différents n'ont pour la plupart pas été liés l'un à l'autre. Les résultats ici démontrent que les deux processus peuvent être attribués aux mêmes aspects de l'activité de pré-stimulus dans le même circuit local sensible à la catégorie. Les résultats ont démontré une relation significative entre le MI et le temps de réaction dans la détection des répétitions dans la catégorie pour laquelle l'électrode est sélective. De plus, aucune corrélation significative n'a été trouvée entre le MI et le temps de réaction en ce qui concerne les catégories pour lesquelles l'électrode n'est pas sélective, suggérant que cet effet n'est pas global et non spécifique, comme reflétant l'éveil ou la vigilance, mais limité à des fonctions fonctionnelles spécifiques. circuits neuronaux.

Pris ensemble, ces résultats suggèrent un modèle pour la façon dont les états endogènes peuvent influencer l'activité neuronale pour moduler la perception de stimuli visuels spécifiques. Si le stimulus est présenté lorsque l'activité endogène dans les régions sélectives pour ce type de stimulus est relativement faible, comme indiqué par une moyenne et une variance pré-stimulus inférieures, et lorsque les phases d'oscillations endogènes dans la gamme de fréquences alpha/bêta sont optimales, alors l'accord sera plus fort et le comportement perceptif sera facilité. La taille de la modulation comportementale avec activité endogène (

20 ms) est comparable à l'ampleur de la facilitation comportementale observée avec certains types d'amorçage visuel 44 et l'attention visuelle endogène 45 , suggérant que même si l'effet peut être relativement faible, il peut jouer un rôle important dans la perception. Les résultats de la présente étude ne peuvent pas complètement exclure la possibilité que la corrélation comportementale observée soit due à une activité endogène modulant les processus de décision plutôt qu'à des processus perceptifs. Cependant, la plupart des électrodes examinées étaient situées dans des régions VTC associées à la perception visuelle. En outre, le modèle multivarié d'activité dans le VTC, qui est le même aspect du signal que l'activité pré-stimulus module dans cette étude, a déjà été lié à la représentation perceptive subjective 46 . L'emplacement des électrodes et les aspects des signaux neuronaux examinés suggèrent que les processus perceptifs plutôt que décisionnels ont été influencés par l'activité endogène ici.

Compte tenu de la présentation aléatoire du stimulus dans la présente étude, faciliter un stimulus par rapport à un autre essai par essai ne fournit pas d'avantage comportemental. Par conséquent, il n'est pas clair si l'activité endogène vue ici reflète la dynamique stochastique dans les circuits cérébraux, telles que les fluctuations des niveaux de neurotransmetteurs 47 , ou des processus stratégiques, tels que les fluctuations de l'attention ou des préférences spécifiques au stimulus 48 , qui peuvent refléter la détection de modèles et les stratégies des primates adopter même lorsque les stimuli sont présentés au hasard 49 . Alors que dans la présente étude, un processus stratégique ne fournirait pas d'avantage comportemental, par exemple la perception visuelle dans des environnements familiers dans lesquels on se trouve couramment, comme sa maison ou son bureau, faciliter le traitement de stimuli particuliers peut être avantageux. Dans ces contextes, la spécificité du stimulus de l'optimisation endogène peut refléter une prédiction du prochain stimulus vu sur la base de modèles internes de l'environnement 22 . L'ampleur des effets observés ici peut être plus importante dans les cas où faciliter un stimulus particulier plutôt qu'un autre était utile sur le plan comportemental. La détection active dans les milieux naturels peut organiser les processus qui sous-tendent cette optimisation 50 et/ou ces processus actifs peuvent se synchroniser avec les fluctuations de l'activité endogène de sorte que le déploiement de l'attention manifeste et secrète se produise à des moments temporellement optimaux pour la collecte d'informations 51 .

Une hypothèse sur la façon dont les fluctuations endogènes modulent les réponses et le comportement neuronaux est qu'elles peuvent refléter une pré-activation semblable à un amorçage d'un stimulus prédit 22, par exemple un a priori au sens bayésien 52 . Cependant, la pré-activation correspondrait probablement à une réponse de pré-stimulus plus élevée dans les régions qui traitent un type de stimulus particulier, et non plus faible comme cela a été vu ici. Sans enregistrement d'une seule unité, nous ne pouvons pas totalement exclure la possibilité alternative que la moyenne et la variance réduites de l'activité de pré-stimulus pourraient être le résultat d'une désynchronisation pouvant aller de pair avec une fréquence accrue des potentiels d'action 53,54. Cependant, des études antérieures dans le cortex visuel précoce chez les singes ont également montré qu'une activité pré-stimulus plus faible est associée à une amélioration du réglage et du comportement, bien que de manière non spécifique associée à l'attention 19,20,55. Les résultats de la présente étude suggèrent que les effets observés dans le cortex visuel précoce dans des unités individuelles chez les singes peuvent également se produire d'une manière spécifique au stimulus et au circuit dans les régions visuelles de niveau supérieur et dans les régions en dehors du cortex visuel chez l'homme. La moyenne et la variance pré-stimulus inférieures peuvent refléter une optimisation de la plage dynamique ou du gain 55, potentiellement par la normalisation 56 dans les circuits neuronaux responsables du traitement de types de stimulus particuliers pour améliorer la collecte d'informations pour ces stimuli 57. Bien que la réduction de l'activité et de la variance du pré-stimulus ne soit pas cohérente avec un a priori semblable à l'amorçage, les résultats ici fournissent une base potentielle pour l'activité endogène afin de refléter le traitement prédictif 21 , bien que via un mécanisme sans amorçage, tel que l'optimisation spécifique au circuit de En traitement. Notez que bien que ces résultats ne soient pas une preuve suffisante du traitement prédictif, pour que l'hypothèse selon laquelle l'activité endogène est une signature du codage prédictif soit correcte 22, la modulation de l'accord au niveau du stimulus et du circuit est une caractéristique nécessaire de l'activité endogène. Les résultats ici fournissent la preuve de cette caractéristique nécessaire (mais pas entièrement suffisante) de l'activité endogène nécessaire pour que cette activité reflète les processus prédictifs.

Une note méthodologique à propos de ce travail est que le modèle statistique en deux étapes décrit ici a des applications potentielles au-delà de l'examen des effets de l'activité de pré-stimulus sur l'information discriminante. Plus précisément, cette méthode peut être utilisée pour examiner les effets de tout signal multivarié sur les informations discriminantes locales sur une base essai par essai. Par exemple, cet algorithme pourrait être utilisé pour examiner comment l'activité dans une région module les informations discriminantes dans une autre région, une forme de connectivité fonctionnelle multivariée 58,59. Tout comme MI ici, l'utilisation de cette méthode pour la connectivité fonctionnelle multivariée donnerait une mesure par essai de l'influence d'une région sur la représentation dans une autre région. Cette mesure essai par essai de l'influence interrégionale pourrait alors être corrélée à des variables externes, telles que le comportement, comme cela a été fait dans la présente étude entre l'IM et le temps de réaction.

Pris ensemble, nos résultats fournissent un support empirique pour un mécanisme dans lequel l'état neuronal actuel influence la perception de l'entrée sensorielle d'une manière spécifique au stimulus en modulant les propriétés de réglage des circuits neuronaux sélectifs pour ces stimuli.


L'implication des oscillations neuronales endogènes dans le traitement de l'entrée rythmique : plus qu'une répétition régulière des réponses neuronales évoquées

Il est incontestable que la présentation d'un stimulus rythmique entraîne une réponse cérébrale mesurable qui suit la structure rythmique de ce stimulus. Ce qui reste cependant débattu, c'est la question de savoir si cette réponse cérébrale reflète exclusivement une répétition régulière de réponses évoquées, ou si elle inclut également une activité oscillatoire entraînée. Ici, nous présentons systématiquement des preuves en faveur d'une implication des oscillations neurales entraînées dans le traitement de l'entrée rythmique tout en soulignant de manière critique les questions qui doivent encore être traitées avant que ces preuves puissent être considérées comme concluantes. Dans ce contexte, nous discutons également explicitement du rôle fonctionnel potentiel de telles oscillations entraînées, suggérant que ces oscillations alignées sur le stimulus reflètent et servent de processus prédictifs, une idée souvent supposée implicitement dans la littérature.

Mots clés: L'entraînement endogène ERP a évoqué la puissance de phase d'oscillation de réponse.

Les figures

Il a souvent été rapporté…

Il a souvent été rapporté que les oscillations neurales peuvent s'aligner sur un rythme…

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Aperçu d'études sélectionnées qui montrent une activité oscillatoire endogène en l'absence de…

Aperçu des études sélectionnées fournissant…

Aperçu d'études sélectionnées fournissant des preuves des propriétés du signal et des effets cognitifs qui…


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  • 1 MRC Cognition and Brain Sciences Unit, Université de Cambridge, Cambridge, Royaume-Uni
  • 2 Département de neurosciences cognitives, Faculté de psychologie et de neurosciences, Université de Maastricht, Maastricht, Pays-Bas

Il est incontestable que la présentation d'un stimulus rythmique entraîne une réponse cérébrale mesurable qui suit la structure rythmique de ce stimulus. Ce qui reste cependant débattu, c'est la question de savoir si cette réponse cérébrale reflète exclusivement une répétition régulière de réponses évoquées, ou si elle inclut également une activité oscillatoire entraînée. Ici, nous présentons systématiquement des preuves en faveur d'une implication des oscillations neurales entraînées dans le traitement de l'entrée rythmique tout en soulignant de manière critique les questions qui doivent encore être traitées avant que ces preuves puissent être considérées comme concluantes. Dans ce contexte, nous discutons également explicitement du rôle fonctionnel potentiel de telles oscillations entraînées, suggérant que ces oscillations alignées sur le stimulus reflètent et servent de processus prédictifs, une idée souvent supposée implicitement dans la littérature.


Réparation du cerveau : le rôle des cellules souches neurales endogènes et transplantées

L'inflammation et la dégénérescence sont des processus pathologiques typiques survenant dans le système nerveux central (SNC) des patients atteints de troubles neurologiques chroniques irréversibles. Ce ne sont qu'apparemment des processus séparés car, dès que le processus pathologique devient chronique, ils ont tendance à devenir étroitement liés (Martino et al., 2002, 2011 Martino, 2004). Par conséquent, la neurodégénérescence primaire déclenche des réactions inflammatoires secondaires, tandis que les réactions inflammatoires primaires conduisent à une neurodégénérescence secondaire.

Au cours des 50 dernières années, il est devenu clair que le SNC présente une capacité intrinsèque de réparation tissulaire «constitutive» pour empêcher les lésions tissulaires irréversibles résultant de processus inflammatoires et/ou dégénératifs chroniques. Plusieurs événements moléculaires et cellulaires soutenant les mécanismes innés de réparation cérébrale ont été décrits. D'une part, les composants inflammatoires humoraux et cellulaires modifient leur fonction au fil du temps, passant d'un mode endommageant les tissus à un mode favorisant la réparation des tissus. Non seulement les cytokines pro-inflammatoires peuvent, dans certaines circonstances, agir comme des molécules anti-inflammatoires, mais également les cellules mononucléées pro-inflammatoires peuvent favoriser la neuroprotection en sécrétant des facteurs neurotrophiques (Martino et al., 2002). D'autre part, le recrutement d'autres voies neuronales fonctionnelles « non endommagées » – se produisant également via la germination axonale et la synaptogenèse – a lieu à la suite de lésions cérébrales. Que ce processus soit ou non parallèle à la régénération axonale centrale (c'est-à-dire qu'un axone repousse le long du moignon distal d'un nerf écrasé ou sectionné pour réinnerver sa cible normale) fait toujours l'objet d'un débat intense (Tuszynski et Steward, 2012). Enfin, les cellules souches et précurseurs neurales endogènes - les cellules auto-renouvelables et multipotentes du SNC capables de conduire la neurogenèse et la gliogenèse dans la vie adulte - peuvent adapter la migration ciblée dans les zones endommagées, pour favoriser la réparation et la régénération des tissus via le remplacement cellulaire et/ou le effet dit bystander (paracrine), qui est dû à la capacité de telles cellules à sécréter de manière constitutive des molécules neurotrophiques et anti-inflammatoires (Martino et al., 2011). Cependant, les mécanismes « protecteurs » réactifs aux dommages du SNC ne sont pas assez puissants pour favoriser la récupération complète de la cyto-architecture dans la plupart des troubles neurologiques inflammatoires et dégénératifs chroniques. Cette preuve soutient l'opinion qui s'ensuit selon laquelle la neurodégénérescence irréversible pourrait être une conséquence de l'échec des mécanismes de réparation intrinsèque du SNC. Ainsi, on pense que favoriser et/ou réinitialiser le processus de régénération « spontané » peut conduire à des thérapies plus efficaces et moins toxiques.

Étant donné que les cellules souches font partie intégrante des mécanismes soutenant les processus de réparation des tissus du SNC, les stratégies qui mobilisent les cellules progénitrices neurales (NPC) ou la transplantation in vivo de NPC pourraient représenter des approches thérapeutiques prometteuses pour favoriser les mécanismes de réparation intrinsèques et promouvoir la neuroprotection (Martino et al. , 2010 Pera et Tam, 2010). Dans ce chapitre, nous concentrerons notre attention sur le potentiel d'auto-renouvellement et de différenciation et sur les fonctions constitutives homéostatiques récemment découvertes des PNJ endogènes comme conditions préalables au développement de stratégies de transplantation basées sur les PNJ visant à promouvoir la réparation du SNC. Dans le même temps, nous discuterons également de la capacité des PNJ transplantés à adapter leur comportement et leur destin en réponse au microenvironnement du SNC et comment ce comportement aboutit à la protection du SNC contre les signaux pathogènes, le concept de « plasticité thérapeutique ».

Dans le SNC des rongeurs adultes, la neurogenèse se poursuit pendant toute la vie du rongeur principalement dans deux régions, la zone sous-ventriculaire (SVZ) des ventricules latéraux et la zone sous-granulaire (SGZ) du gyrus denté hippocampique (Alvarez-Buylla et Lim, 2004). Zhao et al., 2008). Les PNJ adultes nouvellement formés de la SGZ migrent sur de courtes distances et se différencient en cellules granulaires dentées (CDG) au sein de la couche de cellules granulaires dentées (Kallur et al. , 2011). Ces DGC nouvellement formés migrent dans la couche de cellules granulaires pour devenir impossibles à distinguer des cellules préexistantes et sont nécessaires pour moduler et affiner les circuits neuronaux existants impliqués dans le traitement et le comportement de la mémoire dépendant de l'hippocampe (Imayoshi et al. , 2008 Kitamura et al. , 2009 Singer et al., 2011). Chez le rongeur, cependant, les PNJ SVZ migrent le long du flux migratoire rostral (RMS) jusqu'au bulbe olfactif où ils s'intègrent dans la couche de granulés et de cellules glomérulaires afin de maintenir et de réorganiser le système du bulbe olfactif (Imayoshi et al. , 2008).

Cependant, des preuves récentes remettent en question le point de vue unique et exclusif selon lequel les zones neurogènes du SNC agissent principalement comme une source de neurones nouvellement formés, capables de remplacer les cellules neuronales de l'hippocampe et du bulbe olfactif (Imayoshi et al. , 2008). En fait, les PNJ adultes résidant dans des niches germinales pourraient exercer d'autres fonctions régulatrices homéostatiques « non neurogènes » alternatives au remplacement cellulaire pendant un état sain ou une pathologie.

Outre un rapport récent montrant que la neurogenèse dans la SGZ exerce une activité antidépressive en régulant (via un tampon de libération de glucocorticoïdes) l'axe hypothalamus-hypophyse (Snyder et al. , 2011), les preuves recueillies jusqu'à présent suggèrent que la SVZ représente le plus « stratégique » domaine où les PNJ pourraient exercer un rôle homéostatique en plus de la neurogenèse. En effet, d'un côté, ces cellules sont en communication avec deux microenvironnements différents, des vaisseaux sanguins étroitement apposés et en contact avec le liquide céphalo-rachidien (LCR) par des processus apicaux (Sawamoto et al. , 2006 Rolls et al. , 2007 Mirzadeh et al. , 2008 Tavazoie et al. , 2008). D'autre part, la SVZ est très proche des zones cruciales du mésencéphale (par exemple les noyaux gris centraux et les structures striatales) contenant des neurones GABAergiques capables de réguler et de moduler efficacement les interconnexions entre plusieurs zones cérébrales corticales et sous-corticales (Koos et Tepper, 1999 ).

En effet, les PNJ SVZ protègent les neurones striataux de l'excitotoxicité glutamatergique, comme on le voit dans la phase précoce de l'AVC ischémique et de l'épilepsie, en libérant des endocannabinoïdes endogènes, le N-arachidonoyléthanolamide (AEA) et le 2-arachidonoylglycérol (2AG) capables de se lier à leur récepteurs spécifiques (CB1 et CB2) (Butti et al. , 2012). Ce mode d'action opérationnel médié par les PNJ est réglé lors d'insultes inflammatoires compartimentées par le SNC. Il est donc tentant de spéculer que les PNJ SVZ endogènes agissent comme des gardiens du cerveau, en détectant les signaux de danger provenant de la périphérie et en répondant en modulant à la baisse les courants excitotoxiques glutamatergiques, dont la dérégulation pourrait, à son tour, être nocive pour le bon fonctionnement des cellules cérébrales. (voir la figure 5.1). Le positionnement stratégique mentionné ci-dessus des PNJ SVZ au sein du SNC soutient cette nouvelle vision tout en remettant en question le positionnement comme représentant simplement une relique de développement. De plus, il a été démontré que les NPC SVZ sont capables d'exercer une activité phagocytaire physiologique qui nécessite une protéine d'engloutissement intracellulaire, ELMO1, pour favoriser l'activation de Rac en aval des récepteurs phagocytaires (Lu et al., 2011). Enfin, les PNJ SVZ peuvent médier la suppression des astrocytomes de haut grade (HGA) en libérant des endovanilloïdes qui activent le récepteur potentiel transitoire vanilloid subfamily member-1 (TRPV1) sur les cellules HGA, déclenchant leur mort et prolongeant ainsi la durée de survie globale (Stock et al. , 2012).


Figure 5.1 Caractéristiques structurelles et fonctionnelles des PNJ dans la SVZ. Représentation schématique du rôle homéostatique fonctionnel exercé par les PNJ dans la SVZ et le striatum. Les PNJ SVZ peuvent détecter des signaux de danger, provenant soit du LCR, soit du sang, via des récepteurs de type Toll (TLR). Le TLR4 est déclenché par plusieurs types de signaux de danger endogènes et exogènes, y compris ceux libérés par les cellules neurales stressées par l'excitoxicité induite par le glutamate (par exemple, la protéine de choc thermique 70, les acides gras saturés, les protéines du groupe 1 à haute mobilité (HMGB1) et les β-défensines ). En conséquence d'un tel déclenchement, les cellules précurseurs neurales adultes SVZ augmentent la production du cannabinoïde endogène AEA (points bleus) qui, à son tour, se lie aux récepteurs pré- et post-synaptiques CB1. La liaison au récepteur CB1 diminue la teneur en Ca 2+ dans le compartiment présynaptique, réduisant ainsi la libération de glutamate dans l'espace synaptique. Ce mécanisme de régulation réduit les courants glutamatergiques post-synaptiques et l'excitotoxicité à médiation glutamatergique, représentant ainsi un mécanisme protecteur inné.

Tout en expliquant peut-être le rôle des PNJ SVZ chez les primates non humains et les humains, où la présence d'un RMS complètement formé n'est pas encore prouvée (Sanai et al. , 2004, 2007), le rôle homéostatique des PNJ SVZ est également soutenu par de récents preuves indiquant une réponse neurogène de longue durée réactive à une blessure. Ceci a été observé à la fois chez des patients (Marti-Fabregas et al. , 2010) et des modèles animaux (Bengzon et al. , 1997 Parent et al. , 1997 Jin et al. , 2001, 2010 Goings et al. , 2004) touchés par neurologiques, mais il n'est pas encore confirmé si de telles approches remplacent les cellules endommagées et/ou mortes.Lors d'un AVC, environ 80 à 90 % des cellules dérivées de la SVZ nouvellement formées meurent en quelques semaines sans s'intégrer dans les circuits neuronaux épargnés (Arvidsson et al. , 2002), mais elles semblent protéger contre les lésions tissulaires par la sécrétion de facteurs neurotrophiques dans les zones ischémiques du SNC (Jin et al. , 2010). Dans le modèle cuprizone induit par la toxine dans lequel la démyélinisation du corps calleux est induite, moins de 4 % des cellules dérivées de SVZ nouvellement formées se différencient en oligodendrocytes myélinisants (Menn et al. , 2006). Cependant, les cellules NG2 + nouvellement formées dérivées de SVZ peuvent toujours favoriser la remyélinisation, en formant des synapses glutamatergiques fonctionnelles avec des axones démyélinisés (Etxeberria et al. , 2010). Dans l'épilepsie expérimentale, les cellules dérivées de SVZ migrant vers l'hippocampe se différencient de manière terminale en cellules gliales mais pas neuronales (Parent et al. , 2006). Ceci est susceptible d'exercer un effet protecteur car dans l'épilepsie du lobe temporal, les neurones nouvellement nés migrent de manière aberrante et s'intègrent dans le hile denté, exacerbant l'activité épileptique de l'hippocampe (Hattiangady et Shetty, 2008).

Bien que le remplacement des cellules endommagées ne semble pas être le mécanisme dominant et unique de la neurogenèse réactive survenant en réponse à des lésions tissulaires (au moins dans la SVZ), il est très probable que les caractéristiques spécifiques de l'environnement pathologique influencent le comportement de la SVZ- dérivés de cellules nouvellement formées. En tant que telle, il a été démontré de manière variable que l'inflammation survenant à la suite d'une auto-immunité et/ou de lésions traumatiques et ischémiques modifie les caractéristiques de prolifération et de différenciation des NPC d'une manière non cellulaire autonome. D'autre part, lorsque l'inflammation s'estompe et que la neurodégénérescence prévaut, les PNJ endogènes ont tendance à se différencier en plusieurs lignées neuronales, selon la situation, qui sont en partie capables de s'intégrer dans des circuits neuronaux endommagés (Kokaia et al. , 2012). L'augmentation du nombre de cellules microgliales dans la zone neurogène de la SVZ au cours d'affections inflammatoires du SNC (Pluchino et al. , 2008) soutient cette hypothèse de travail, tout comme les preuves récentes issues des études de transplantation de NPC, qui seront discutées en détail dans ce chapitre. En bref, tout en restant indifférenciés, les PNJ transplantés dérivés de la SVZ pourraient favoriser la guérison des tissus du SNC via la sécrétion de molécules immunomodulatrices et neuroprotectrices capables de réduire les réponses tissulaires néfastes, l'effet dit bystander (Ourednik et al. , 2002 Pluchino et al. , 2003 Martino et Pluchino, 2006a Bacigaluppi et al. , 2009a,b).

Comme déjà anticipé, la pathologie du SNC entraîne la perte de cellules neurales ou gliales et perturbe la cyto-architecture du tissu qui est définie au cours du développement, lorsque les neurones et la glie acquièrent précocement des identités positionnelles spécifiques (Hochstim et al. , 2008 Sauka-Spengler et Bronner-Fraser, 2008) et leur intégrité est nécessaire au bon fonctionnement du SNC (Eroglu et Barres, 2010). Par conséquent, les stratégies de remplacement cellulaire représenteraient une approche thérapeutique idéale pour les troubles du SNC, du fait qu'elle vise non seulement à remplacer les cellules mortes par des cellules nouvellement différenciées, mais favorise également l'intégration fonctionnelle dans les circuits neuronaux des cellules nouvellement formées (Ingber et Levin, 2007 Poss, 2010).

Dans cette optique, plusieurs stratégies thérapeutiques basées sur le remplacement cellulaire ont été établies. Les résultats obtenus jusqu'à présent révèlent que cette approche ne représente une stratégie thérapeutique rationnelle et réaliste que pour une catégorie restreinte de troubles neurologiques, et que le succès de cette stratégie dépend beaucoup du type cellulaire à substituer et de la région du SNC. endommagé. Le remplacement cellulaire est efficace dans les troubles dans lesquels la dégénérescence est causée soit par des défauts cellulaires intrinsèques, soit par des facteurs extrinsèques qui ne sont plus actifs dans une population cellulaire spécifique résidant dans une zone discrète du SNC, mais où l'architecture générale du tissu est maintenue. Dans les modèles animaux de la maladie de Parkinson (MP), les précurseurs neuronaux dopaminergiques – dérivés de différentes espèces animales (Dunnett et al. , 1987 Wictorin et al. , 1992 Isacson et Deacon, 1996 Starr et al. , 1999) et de sources cellulaires ( Dunnett et al. , 1987 Shim et al. , 2007 Wernig et al. , 2008) – peut survivre, réinnerver le striatum et améliorer les résultats cliniques, lorsqu'il est greffé dans la substance noire ou dans le striatum (Gaillard et Jaber, 2011 ). Dans des modèles animaux de dysmyélinisation et/ou d'hypomyélinisation génétiquement induites (c. les types cellulaires remyélinisent largement les axones dénudés (Windrem et al. , 2004 Buchet et al. , 2011 Sim et al. , 2011).

En revanche, le remplacement cellulaire n'a été que partiellement satisfaisant dans un environnement défavorable persistant, où différentes sous-populations cellulaires dans différentes zones du SNC sont affectées et où l'architecture tissulaire est altérée, comme dans les accidents vasculaires cérébraux, les lésions de la moelle épinière (SCI), la sclérose en plaques (SEP) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA) (Chen et Palmer, 2008). Dans les modèles animaux d'AVC et de SCI, il a été démontré que les PNJ provenant de plusieurs sources s'intègrent fonctionnellement dans les circuits neuronaux de l'hôte et se différencient en neurones (Kelly et al. , 2004 Cummings et al. , 2005 Buhnemann et al. , 2006 Yan et al. , 2007 Daadi et al. , 2009 Braz et al. , 2012). De même, dans les modèles animaux de SEP et de SCI, les progéniteurs à restriction gliale et NPC peuvent remyéliniser les axones blessés (Archer et al. , 1997 Pluchino et al. , 2003 Keirstead et al. , 2005 Lee et al. , 2009 Sharp et al. , 2010 Yang et al. , 2010). Cependant, il reste encore à démontrer si ce mécanisme de remplacement cellulaire est le seul mécanisme fonctionnellement responsable de l'amélioration clinique (Dubois-Dalcq et al. , 2005 Pluchino et al. , 2005 Bacigaluppi et al. , 2009b Sahni et Kessler, 2010) . D'autres mécanismes qui seront discutés dans ce chapitre (par exemple l'effet bystander) peuvent également contribuer à l'effet thérapeutique observé lors de la transplantation de NPC.

Un autre problème est le degré de complexité de la structuration des tissus que les cellules transplantées doivent restaurer. La PD et la démyélinisation focale sont des maladies dans lesquelles des types cellulaires spécifiques sont nécessaires pour rétablir les interactions appropriées au niveau cellulaire dans la PD. . Cependant, très peu d'études ont pu démontrer que la transplantation cellulaire pourrait conduire à la génération de connexions à longue distance dans les maladies dans lesquelles la dégénérescence altère plusieurs connexions afférentes-efférentes répandues, telles que la SLA et d'autres troubles du motoneurone (Verstraete et al. , 2011), la maladie de Huntington (MH) (Wolf et al. , 2008) ou les ataxies spinocérébelleuses (Di Giorgio et al. , 2011 Yohn et al. , 2008 Solodkin et al. , 2011 Lepore et al. , 2011).

Le dernier problème à considérer lors de la conception de thérapies visant à promouvoir le remplacement cellulaire est le moment de la transplantation cellulaire. Dans la neurodégénérescence primaire, la transplantation doit être réalisée au début du processus neurodégénératif afin de limiter la cascade d'événements conduisant à la dégénérescence d'autres populations cellulaires. Les données montrent clairement que les PNJ transplantés acquièrent un destin différencié terminal approprié et s'intègrent fonctionnellement dans le tissu hôte (Goldman, 2005 Breysse et al. , 2007 Lindvall et Kokaia, 2010), un événement particulièrement évident lorsqu'il y a une préservation partielle des circuits neuronaux& #8217 cyto-architecture (Shihabuddin et al. , 1996). D'autre part, alors que la transplantation précoce est recommandée dans les maladies dégénératives, dans les troubles inflammatoires primaires (par exemple, les accidents vasculaires cérébraux, les lésions médullaires et la SEP), la transplantation visant le remplacement cellulaire ne serait utile que pendant la phase post-aiguë de la maladie (Karimi-Abdolrezaee et al. . , 2006 Bacigaluppi et al. , 2009b) lorsque la phase inflammatoire est limitée. Il est désormais clair que le milieu immunitaire peut influencer, de manière néfaste ou protectrice, le sort des cellules transplantées (Carpentier et Palmer, 2009 Deverman et Patterson, 2009 Ransohoff, 2009 Giannakopoulou et al. , 2011 Muja et al. , 2011 Kokaia et al. . , 2012).

Malgré la perception initiale que la transplantation de NPC pourrait servir à remplacer uniquement les cellules endommagées, des études expérimentales récentes ont montré que les NPC pourraient exercer une pléthore d'effets neuroprotecteurs différents, allant du soutien neurotrophique à l'immunomodulation, lorsqu'ils sont transplantés dans des troubles neurologiques inflammatoires chroniques. (Voir Figure 5.2.)


Figure 5.2 Mécanisme(s) opérationnel(s) d'action des PNJ endogènes et transplantés. L'étendue de la régénération tissulaire induite par les PNJ multipotents endogènes et greffés dépend beaucoup des différents mécanismes d'action opérationnels que ces cellules adoptent lorsqu'elles interagissent avec les cellules mononucléées infiltrantes résidentes du SNC et véhiculées par le sang, se déplaçant dans le microenvironnement pendant circonstances physiologiques et/ou pathologiques. Les mécanismes cellulaires autonomes et non cellulaires peuvent affecter le destin final et le comportement des PNJ endogènes et transplantés ainsi que leurs interactions avec les cellules résidentes du SNC et infiltrant le SNC. Alors que les mécanismes cellulaires autonomes entraînant la différenciation terminale des PNJ exogènes par rapport aux PNJ transplantés ont tendance à prévaloir dans des conditions pathologiques principalement caractérisées par une dégénérescence neuronale et une inflammation réactive légère (principalement entraînée par la microglie résidente du SNC), les mécanismes non cellulaires autonomes affectent principalement les PNJ lorsqu'ils sont aigus ou chroniques. l'inflammation non résolutive est en cours. En fait, les PNJ endogènes et transplantés détectent l'environnement inflammatoire et, dans un tel environnement, pourraient favoriser l'homéostasie et la réparation des tissus en libérant sur le site des lésions tissulaires un milieu de molécules exprimées de manière constitutive (chimiokines, cytokines, facteurs de croissance et souches). régulateurs cellulaires) capables d'immunomodulation et de soutien trophique, ce que l'on appelle l'effet bystander. L'effet bystander est rendu possible par le fait que l'inflammation inhibe la prolifération des NPC, maintenant ainsi les NPC dans un état indifférencié, c'est la meilleure situation possible pour que les NPC libèrent constitutivement un large ensemble de molécules neuroprotectrices. Cependant, les mécanismes cellulaires autonomes, entraînant la différenciation terminale lors de l'engagement de la lignée, limitent la quantité de molécules constitutivement libérées par les PNJ en raison de la restriction épigénétique des circuits transcriptionnels.

Dans quelle mesure l'interaction entre le microenvironnement inflammatoire et les PNJ transplantés entraîne des effets protecteurs par rapport aux effets néfastes est encore loin d'être entièrement élucidé. Certaines de ces idées sont discutées ci-dessous.


Matériaux et méthodes

Les méthodes comportementales employées dans cette étude et les résultats comportementaux sont les mêmes que ceux que nous avons rapportés dans une étude récente, dans laquelle nous avons comparé l'activité dans TPJ pendant l'orientation et la réorientation de l'attention endogène et exogène 41 . Pour maximiser les effets de ces deux types d'attention, c'est-à-dire les avantages à l'emplacement assisté et les coûts simultanés à l'emplacement sans surveillance, nous avons utilisé des paramètres spatiaux et temporels optimaux (pour les revues, voir 1,2). Pour permettre une comparaison directe entre l'attention endogène et exogène, les mêmes participants ont effectué la même tâche de discrimination d'orientation sous les deux types d'attention. Les méthodes d'IRMf utilisées dans cette étude sont les mêmes que celles utilisées dans cette étude 41, mais ici, au lieu d'analyser l'activité TPJ, nous avons analysé l'activité dans les zones occipitales.

Participants

Cinq participants (deux hommes et trois femmes, âgés de 24 à 30 ans) ont participé à l'étude. Ils avaient tous une vision normale ou corrigée à normale. Le comité universitaire sur les activités impliquant des sujets humains de l'Université de New York a approuvé le protocole expérimental (IRB # 10-7094), et les participants ont fourni un consentement éclairé écrit. Toutes les méthodes ont été réalisées conformément aux réglementations américaines et à la Déclaration d'Helsinki. Notre étude a utilisé une analyse basée sur le retour sur investissement à un seul participant et avait donc une petite taille d'échantillon. La même taille d'échantillon qui a été utilisée dans de nombreuses études d'IRMf dans nos laboratoires (par exemple 25,27,41,76,121,122,123,124,125), ainsi que dans d'autres laboratoires (par exemple 126,127,128,129,130). Chaque participant a effectué neuf sessions de numérisation : une session pour obtenir un ensemble de trois volumes anatomiques à haute résolution, deux sessions pour la cartographie rétinotopique, trois sessions pour la condition d'attention exogène et trois sessions pour la condition d'attention endogène (avec l'ordre contrebalancé entre les participants) . Les participants ont effectué plusieurs séances d'entraînement en dehors du scanner avant la première séance de numérisation de chaque condition d'attention.

Stimuli

Les stimuli ont été générés sur un ordinateur Macintosh en utilisant la boîte à outils MGL 131 dans MATLAB (MathWorks). Les stimuli ont été présentés sur un écran plat (NEC, LC-XG250 MultiSync LCD 2110 taux de rafraîchissement : résolution 60 Hz : 1024 × 768 pixels) positionné à l'arrière de l'alésage du scanner et logé dans un boîtier Faraday avec une façade en verre électriquement conducteur . L'affichage, calibré et corrigé en gamma à l'aide d'une table de consultation linéarisée, était à une distance de visualisation de 172 cm du participant et visible à travers un miroir incliné fixé à la bobine de la tête. Une croix centrale de fixation blanche (0,3°) a été présentée tout au long de l'expérience. Les deux stimuli étaient deux réseaux 4-cpd fenêtrés par des cosinus surélevés (3° de diamètre 7% de contraste), un dans chaque quadrant inférieur (5° d'excentricité horizontale - 2,65° d'altitude 5,66° d'excentricité de la fixation centrale au centre du stimulus) . Les signaux endogènes et les signaux exogènes étaient des rectangles blancs (0,7°). Les repères endogènes apparaissaient adjacents à la croix de fixation indiquant l'un des deux quadrants inférieurs (0,35 ° d'excentricité horizontale du bord de la croix de fixation et 0,35 ° d'altitude). Les signaux exogènes sont apparus adjacents à un stimulus de réseau à venir, alignés verticalement avec le stimulus et au-dessus du méridien horizontal (à 1° du bord du stimulus de réseau et du bord du signal à 4,44° d'excentricité horizontale du bord de la croix de fixation) .

Procédure comportementale

Un essai de condition d'attention exogène a duré 1700 ms, alors qu'un essai de condition d'attention endogène a duré 1900 ms, la seule différence étant les asynchronies d'apparition du stimulus (SOA) entre le signal et l'affichage. conditions (Fig. 1, l'affichage n'est pas à l'échelle à des fins d'illustration). Dans la condition pré-cue (40 % des essais), une queue précédait les deux grilles. Dans 40% de la condition post-cue, la queue suivait la présentation des grilles. Dans les essais « cue-only » (10 % des essais), les grilles n'étaient pas présentées. Dans les essais « à blanc » (10 % des essais), ni la queue ni les grilles n'ont été présentées. Ces essais ont ensuite été inclus dans l'analyse GLM pour modéliser la contribution du signal visuel produit par le signal (voir procédure IRM). Pour les essais avant et après repère, il a été demandé aux participants d'appuyer sur l'une des deux touches pour signaler l'orientation d'un réseau cible, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse par rapport à la verticale. Les participants ont appuyé sur une troisième touche dans le cas d'essais à répétition et à blanc.

Dans les conditions exogènes et endogènes, les signaux ont été présentés pendant 67 ms, indiquant soit le quadrant inférieur gauche ou droit de l'écran. L'intervalle inter-stimulus (ISI) entre le signal et les stimuli du réseau était de 50 ms pour les conditions exogènes et de 250 ms pour les conditions endogènes, ce qui a donné un SOA de 117 ms et 317 ms. Nous avons utilisé les mêmes timings pour les conditions avant et après le signal (par exemple 9,25,65,76). Ces délais sont optimaux pour manipuler l'attention exogène et endogène, tout en gardant la durée de l'essai aussi similaire que possible, et il a été démontré qu'ils maximisaient les conséquences comportementales de chaque condition d'attention 46 132 133 134.

Les effets comportementaux de l'attention endogène sont soutenus (par exemple 105 ) et ainsi, comme le montrent les études ERP (par exemple 135), sont toujours présents dans l'activité cérébrale ultérieure. De plus, pendant 300 ms après le début du signal, les réponses cérébrales suscitées par les signaux exogènes et endogènes diffèrent (pour la revue, voir 1). Les deux stimuli de réseau ont ensuite été affichés pendant 50 ms. Pour les essais post-signal, nous avons maintenu les synchronisations des signaux et des stimuli constants, mais avons inversé l'ordre de leur présentation (par exemple 9,25,65,76). Un indice de réponse, présenté pendant 800 ms à la fin de l'essai après la disparition à la fois de l'indice et des stimuli, indiquait lequel des deux réseaux était la cible (50 % des essais à droite et les 50 % restants et sur la gauche). Le délai maximum entre le décalage des stimuli du réseau et le début du signal de réponse était plus court (

400 ms max dans la condition endogène) que typiquement associée à une demande de mémoire de travail (> 600 ms 136 ). Immédiatement après chaque essai, un changement de couleur de la croix de fixation a fourni un retour visuel aux participants, c'est-à-dire vert pour les réponses correctes ou rouge pour les réponses incorrectes. La croix de fixation ne changeait pas de couleur si les participants avaient manqué la fenêtre de réponse, c'est-à-dire s'ils n'avaient appuyé sur aucune touche après 530 ms.

Dans la condition d'attention exogène, un indice périphérique a été présenté, qui n'était pas informatif concernant l'emplacement ou l'orientation de la cible. Lorsque l'emplacement du repère correspondait à l'emplacement cible, il était considéré comme un essai valide (50 % des essais), sinon il était considéré comme un essai invalide (les 50 % des essais restants). Dans la condition d'attention endogène, un indice central pointait vers le quadrant gauche ou droit. Le signal informait de l'emplacement cible mais pas de son orientation (75 % d'essais valides et 25 % d'essais invalides). Les participants ont été informés de cette validité. Il est important de noter que : (1) la validité de l'indice n'affecte pas l'efficacité de l'indice pour l'attention exogène, bien qu'elle le fasse pour l'attention endogène (par exemple, 3 137 138 ) (2) la courte synchronisation et l'indice non informatif dans la condition exogène garantissaient composante volontaire pourrait être impliquée dans l'effet attentionnel exogène.

Les conditions d'attention endogènes et exogènes ont été réalisées dans des sessions séparées pour assurer une manipulation optimale de chaque système d'attention. Les participants ont effectué deux séances d'entraînement en dehors du scanner avant la première séance de chaque condition de balayage attentionnel. Pour égaliser la difficulté de la tâche pour les deux conditions d'attention, en utilisant une procédure d'escalier, l'inclinaison de la grille cible a été ajustée pour que chaque participant atteigne

80% de performances correctes dans les essais valides dans chaque condition d'attention. Dans chacune des six sessions d'analyse expérimentale (trois sessions d'attention exogène et trois d'attention endogène), les participants ont effectué 14 séries de 40 essais chacune, ainsi qu'une série de localisateur de stimulus (voir procédure IRM). L'inclinaison a ensuite été ajustée entre les courses pour maintenir la performance globale à

La position des yeux a été surveillée pendant toutes les sessions de balayage à l'aide d'un système de caméra vidéo infrarouge (Eyelink 1K, SR Research, Ottawa, Ontario, http://www.sr-research.com/EL_1000.html). Les essais dans lesquels les participants clignaient des yeux ou rompaient la fixation (rayon de 1,5° à partir de la fixation centrale) à n'importe quel point du début de la fixation au décalage du signal de réponse ont été identifiés et régressés séparément dans l'analyse IRM, et retirés de l'analyse comportementale (13 % ± 4 % des les essais en moyenne sur tous les participants).

Procédure IRM

Balayage

L'imagerie a été réalisée sur un scanner à tête seule 3T Siemens Allegra (Erlangen, Allemagne), à ​​l'aide d'une bobine de tête Siemens NM-011 (pour transmettre et recevoir) pour acquérir des images anatomiques, un réseau de bobines de surface à 8 canaux uniquement en réception (Nova Medical , Wilmington, MA) pour acquérir des images fonctionnelles. Pour minimiser les mouvements de tête des participants, un rembourrage a été utilisé.

Pour chaque participant, trois images anatomiques haute résolution ont été acquises au cours d'une session de numérisation, en utilisant une séquence d'écho de gradient rapide (MPRAGE) pondérée en T1 (FOV = 256 × 256 mm 176 coupes sagittales 1 × 1 × 1 mm voxels) , et ont été co-enregistrés et moyennés. En utilisant FreeSurfer (logiciel du domaine public http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu), la matière grise a été segmentée à partir de ces volumes anatomiques moyens. Toutes les analyses ultérieures ont été limitées uniquement aux voxels qui ont recoupé la matière grise.

La séquence d'imagerie écho-planaire pondérée en T2* (c'est-à-dire les images fonctionnelles TR = 1750 ms TE = 30 ms d'angle de bascule = 90°) a mesuré les changements dépendants du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD) de l'intensité de l'image 139 . Dans chaque volume, 28 coupes couvraient les lobes occipitaux et pariétaux postérieurs et étaient orientées à 45° par rapport au sillon calcarin (FOV = 192 × 192 mm résolution = 2 × 2 × 2,5 mm sans espace). Pour aligner les images fonctionnelles de différentes sessions sur le même volume anatomique haute résolution pour chaque participant, nous avons acquis des images anatomiques supplémentaires pondérées en T1 dans les mêmes tranches que les images fonctionnelles (écho de spin TR = 600 ms TE = angle de bascule de 9,1 ms = résolution de 90° = 1,5 × 1,5 × 3 mm) au cours de chaque session de numérisation, et les a utilisées dans un algorithme d'enregistrement d'image robuste.

Pré-traitement des données IRM

Les données d'imagerie ont été analysées dans MATLAB, à l'aide de mrTools 140 et d'un logiciel personnalisé. Pour permettre à la magnétisation longitudinale d'atteindre un état stable, les huit premiers volumes de chaque série ont été rejetés. La distorsion spatiale a été corrigée à l'aide des mesures du champ magnétique statique B0 effectuées à chaque session. Les données fonctionnelles ont ensuite été corrigées du mouvement, la tendance linéaire a été supprimée et un filtre passe-haut temporel a été appliqué (coupure : 0,01 Hz) pour supprimer les dérives lentes et le bruit basse fréquence dans le signal IRMf.

Cartographie rétinotopique

Nous avons suivi des méthodes conventionnelles bien établies à ondes progressives et à codage de phase. En utilisant des coins en damier tournant dans le sens horaire et antihoraire, nous avons mesuré les cartes de phase de l'angle polaire. À l'aide d'anneaux en damier se contractant et se dilatant, nous avons mesuré les cartes d'excentricité 94,95,96,97. La figure 2 (panneau de gauche) montre les zones visuelles d'intérêt qui ont été dessinées à la main sur une surface aplatie du cerveau, conformément aux conventions publiées 96,97,122,141.

Localisateur de stimulus

Dans chaque session de balayage de l'expérience principale, les participants ont effectué une course de localisation de stimulus (6 courses au total, 4 min chacune). Un cycle consistait en 16 cycles (17,5 s) d'un protocole d'alternance de blocs entre le stimulus activé (8,75 s) et le stimulus désactivé (8,75 s). Les participants n'avaient qu'à fixer la croix centrale tout au long de chaque course. Les stimuli étaient au même endroit, et de la même taille et de la même fréquence spatiale que ceux de l'expérience principale, sauf à un contraste complet et leur phase et leur orientation ont changé au hasard toutes les 200 ms pour éviter l'adaptation. Pour définir la représentation corticale des réseaux, nous avons ensuite moyenné les données sur les 6 passages et suivi les mêmes méthodes que pour la cartographie rétinotopique. Les voxels qui ont répondu positivement pendant les blocs lorsque les stimuli du réseau ont été présentés ont été utilisés pour restreindre chaque ROI rétinotopique. Les séries temporelles d'IRMf de chaque voxel ont été ajustées à une sinusoïde. Par prudence, seuls les voxels dont la sinusoïde la mieux adaptée avait une valeur de phase comprise entre 0 et pi, et une cohérence entre la sinusoïde la mieux adaptée et la série temporelle supérieure à 0,2 ont été inclus dans le ROI (Fig. 2, panneau de droite). L'analyse effectuée sans restreindre le retour sur investissement à ce niveau de cohérence a donné des résultats similaires.

Analyse événementielle

Les séries temporelles d'IRMf ont été moyennées entre les voxels dans chaque ROI (séparément pour chaque hémisphère), puis concaténées entre les analyses. Les données ont été débruitées à l'aide de GLMDenoise 142 et les amplitudes de réponse IRMf ont été calculées à l'aide d'une régression linéaire, avec douze régresseurs : 8 combinaisons de droite et de gauche valides et invalides avant et après le repère, droite et gauche uniquement, blanc (pas de repère ni stimulus) et les mouvements oculaires (clignotement ou fixation cassée). Pour chaque retour sur investissement dans chaque hémisphère, les amplitudes de réponse IRMf résultantes (pour les essais corrects uniquement) ont ensuite été moyennées entre les participants.


Les neurosciences comportementales en tant que discipline scientifique ont émergé d'une variété de traditions scientifiques et philosophiques aux XVIIIe et XIXe siècles. En philosophie, des gens comme René Descartes ont proposé des modèles physiques pour expliquer le comportement animal aussi bien que humain. Descartes a suggéré que la glande pinéale, une structure non appariée médiane dans le cerveau de nombreux organismes, était le point de contact entre l'esprit et le corps. Descartes a également élaboré une théorie dans laquelle la pneumatique des fluides corporels pourrait expliquer les réflexes et autres comportements moteurs. Cette théorie a été inspirée par le déplacement de statues dans un jardin à Paris. [4] La stimulation électrique et les lésions peuvent également montrer l'effet du comportement moteur des humains. Ils peuvent enregistrer l'activité électrique des actions, des hormones, des produits chimiques et des effets que les médicaments ont dans le système corporel, tous qui affectent le comportement quotidien.

D'autres philosophes ont également contribué à donner naissance à la psychologie. L'un des premiers manuels dans le nouveau domaine, Les principes de la psychologie par William James, soutient que l'étude scientifique de la psychologie devrait être fondée sur une compréhension de la biologie.

L'émergence de la psychologie et des neurosciences comportementales en tant que sciences légitimes peut être retracée à partir de l'émergence de la physiologie à partir de l'anatomie, en particulier de la neuroanatomie. Les physiologistes menaient des expériences sur des organismes vivants, une pratique dont se méfiaient les anatomistes dominants des XVIIIe et XIXe siècles. [5] Les travaux influents de Claude Bernard, Charles Bell et William Harvey ont aidé à convaincre la communauté scientifique que des données fiables pouvaient être obtenues à partir de sujets vivants.

Même avant les XVIIIe et XIXe siècles, les neurosciences comportementales commençaient à prendre forme dès 1700 av. [6] La question qui semble se poser continuellement est : quel est le lien entre l'esprit et le corps ? Le débat est formellement appelé le problème corps-esprit. Il existe deux grandes écoles de pensée qui tentent de résoudre le monisme et le dualisme du problème corps-esprit. [4] Platon et Aristote sont deux des nombreux philosophes qui ont participé à ce débat. Platon croyait que le cerveau était l'endroit où toutes les pensées et tous les processus mentaux se produisaient. [6] En revanche, Aristote croyait que le cerveau servait à refroidir les émotions dérivées du cœur. [4] Le problème corps-esprit était un tremplin pour tenter de comprendre le lien entre l'esprit et le corps.

Un autre débat a surgi sur la localisation de la fonction ou la spécialisation fonctionnelle versus l'équipotentialité qui a joué un rôle important dans le développement des neurosciences comportementales. En raison de la localisation de la recherche fonctionnelle, de nombreuses personnes célèbres trouvées en psychologie sont parvenues à diverses conclusions différentes. Wilder Penfield a pu développer une carte du cortex cérébral en étudiant des patients épileptiques avec Rassmussen. [4] La recherche sur la localisation de la fonction a conduit les neuroscientifiques comportementaux à mieux comprendre quelles parties du cerveau contrôlent le comportement. Ceci est mieux illustré par l'étude de cas de Phineas Gage.

Le terme « psychobiologie » a été utilisé dans une variété de contextes, soulignant l'importance de la biologie, qui est la discipline qui étudie les modifications organiques, neurales et cellulaires du comportement, la plasticité en neurosciences et les maladies biologiques sous tous leurs aspects, en plus de la biologie. focalise et analyse le comportement et tous les sujets qui le concernent, d'un point de vue scientifique. Dans ce contexte, la psychologie est une discipline complémentaire mais importante des sciences neurobiologiques. Le rôle de la psychologie dans ces questions est celui d'un outil social qui soutient la science biologique principale ou la plus puissante. Le terme "psychobiologie" a été utilisé pour la première fois dans son sens moderne par Knight Dunlap dans son livre Un aperçu de la psychobiologie (1914). [7] Dunlap était également le fondateur et rédacteur en chef du journal Psychobiologie. Dans l'annonce de cette revue, Dunlap écrit que la revue publiera des recherches ". portant sur l'interconnexion des fonctions mentales et physiologiques", qui décrit le domaine des neurosciences comportementales même dans son sens moderne. [7]

Dans de nombreux cas, les humains peuvent servir de sujets expérimentaux dans les expériences de neurosciences comportementales. Cependant, une grande partie de la littérature expérimentale en neurosciences comportementales provient de l'étude d'espèces non humaines, le plus souvent des rats, des souris et des singes. En conséquence, une hypothèse critique en neurosciences comportementales est que les organismes partagent des similitudes biologiques et comportementales, suffisamment pour permettre des extrapolations entre les espèces. Cela allie étroitement les neurosciences comportementales à la psychologie comparée, à la psychologie évolutionniste, à la biologie évolutionniste et à la neurobiologie. Les neurosciences comportementales ont également des similitudes paradigmatiques et méthodologiques avec la neuropsychologie, qui repose fortement sur l'étude du comportement des humains présentant un dysfonctionnement du système nerveux (c'est-à-dire une manipulation biologique non expérimentale).

Les synonymes des neurosciences comportementales incluent la biopsychologie, la psychologie biologique et la psychobiologie. [8] La psychologie physiologique est un sous-domaine des neurosciences comportementales, avec une définition plus étroite de manière appropriée.

La caractéristique distinctive d'une expérience en neurosciences comportementales est que soit la variable indépendante de l'expérience est biologique, soit une variable dépendante est biologique. En d'autres termes, le système nerveux de l'organisme à l'étude est altéré de façon permanente ou temporaire, ou un aspect du système nerveux est mesuré (généralement pour être lié à une variable comportementale).

Désactivation ou diminution de la fonction neuronale Modifier

    – Une méthode classique dans laquelle une région cérébrale d'intérêt est naturellement ou intentionnellement détruite pour observer tout changement résultant, tel qu'une performance dégradée ou améliorée sur une mesure comportementale. Les lésions peuvent être placées avec une précision relativement élevée "grâce à une variété d'atlas cérébraux qui fournissent une carte des régions cérébrales en "coordonnées stéréotaxiques" en 3 dimensions.
  • Chirurgical lésions – Le tissu neural est détruit en le retirant chirurgicalement.
  • Électrolytique lésions - Le tissu neural est détruit par l'application d'un traumatisme par choc électrique.
  • Chimique lésions – Le tissu neural est détruit par l'infusion d'une neurotoxine.
  • Temporaire lésions – Le tissu neural est temporairement désactivé par refroidissement ou par l'utilisation d'anesthésiques tels que la tétrodotoxine.

Amélioration de la fonction neuronale Modifier

  • Stimulation électrique - Une méthode classique dans laquelle l'activité neuronale est améliorée par l'application d'un petit courant électrique (trop petit pour provoquer une mort cellulaire significative).
  • Manipulations psychopharmacologiques - Un agoniste de récepteur chimique facilite l'activité neuronale en améliorant ou en remplaçant les neurotransmetteurs endogènes. Les agonistes peuvent être administrés par voie systémique (comme par injection intraveineuse) ou localement (par voie intracérébrale) au cours d'une intervention chirurgicale.
  • Injection de ligand synthétique - De même, Gq-DREADDs peuvent être utilisés pour moduler la fonction cellulaire par innervation de régions cérébrales telles que l'hippocampe. Cette innervation se traduit par l'amplification des rythmes , ce qui augmente l'activité motrice. [15] – Dans certains cas (par exemple, études du cortex moteur), cette technique peut être analysée comme ayant un effet stimulateur (plutôt que comme une lésion fonctionnelle). excitation - Une protéine excitatrice activée par la lumière est exprimée dans certaines cellules. Channelrhodopsin-2 (ChR2), un canal cationique activé par la lumière, a été la première opsine bactérienne à exciter les neurones en réponse à la lumière, [16] bien qu'un certain nombre de nouveaux outils optogénétiques excitateurs aient maintenant été générés en améliorant et en conférant de nouvelles propriétés à ChR2. [17]

Mesurer l'activité neuronale Modifier

    Techniques optiques - Les méthodes optiques d'enregistrement de l'activité neuronale reposent sur des méthodes qui modifient les propriétés optiques des neurones en réponse aux événements cellulaires associés aux potentiels d'action ou à la libération de neurotransmetteurs.
      (VSD) ont été parmi les premières méthodes de détection optique de l'activité neuronale. Les VSD ont généralement modifié leurs propriétés fluorescentes en réponse à un changement de tension à travers la membrane du neurone, rendant l'activité électrique sous- et supra-seuil (potentiels d'action) de la membrane détectable. [18] Des protéines fluorescentes sensibles à la tension codées génétiquement ont également été développées. [19] repose sur des colorants [20] ou des protéines génétiquement codées [21] qui deviennent fluorescentes lors de la liaison au calcium présent de manière transitoire pendant un potentiel d'action. est une technique qui repose sur une protéine de fusion qui combine une protéine membranaire de vésicule synaptique et une protéine fluorescente sensible au pH. Lors de la libération des vésicules synaptiques, la protéine chimérique est exposée au pH plus élevé de la fente synaptique, provoquant un changement mesurable de fluorescence. [22]

    Techniques génétiques Modifier

      – L'influence d'un gène dans certains comportements peut être déduite statistiquement en étudiant des souches consanguines de certaines espèces, le plus souvent des souris. Le séquençage récent du génome de nombreuses espèces, notamment de souris, a facilité cette technique. – Des organismes, souvent des souris, peuvent être élevés sélectivement parmi des souches consanguines pour créer une souche congénique recombinante. Cela pourrait être fait pour isoler une étendue d'ADN expérimentalement intéressante dérivée d'une souche sur le génome de fond d'une autre souche pour permettre des inférences plus solides sur le rôle de cette étendue d'ADN. – Le génome peut également être manipulé expérimentalement, par exemple, des souris knock-out peuvent être modifiées pour être dépourvues d'un gène particulier, ou un gène peut être exprimé dans une souche qui ne le fait pas normalement (le « transgénique »). Des techniques avancées peuvent également permettre l'expression ou la suppression d'un gène par injection d'un produit chimique régulateur.

    Modèles informatiques - Utilisation d'un ordinateur pour formuler des problèmes du monde réel afin de développer des solutions. [26] Bien que cette méthode soit souvent axée sur l'informatique, elle a commencé à se déplacer vers d'autres domaines d'étude. Par exemple, la psychologie est l'un de ces domaines. Les modèles informatiques permettent aux chercheurs en psychologie d'améliorer leur compréhension des fonctions et des développements du système nerveux. Des exemples de méthodes incluent la modélisation des neurones, des réseaux et des systèmes cérébraux et l'analyse théorique. [27] Les méthodes informatiques ont une grande variété de rôles, notamment la clarification des expériences, le test d'hypothèses et la génération de nouvelles idées. Ces techniques jouent un rôle croissant dans l'avancement de la psychologie biologique. [28]

    Limites et avantages Modifier

    Différentes manipulations ont des avantages et des limites. Le tissu neural détruit à la suite d'une intervention chirurgicale, d'un choc électrique ou d'une neurotoxine peut fausser les résultats de sorte que le traumatisme physique masque des changements dans les processus neurophysiologiques fondamentaux d'intérêt. Par exemple, lors de l'utilisation d'une sonde électrolytique pour créer une lésion ciblée dans une région distincte du cerveau du rat, les tissus environnants peuvent être affectés : ainsi, un changement de comportement présenté par le groupe expérimental après la chirurgie est dans une certaine mesure le résultat de dommages au tissu neural environnant, plutôt que par une lésion d'une région cérébrale distincte. [29] [30] La plupart des techniques de manipulation génétique sont également considérées comme permanentes. [30] Des lésions temporaires peuvent être obtenues grâce à des manipulations génétiques avancées, par exemple, certains gènes peuvent désormais être activés et désactivés avec un régime alimentaire. [30] Les manipulations pharmacologiques permettent également de bloquer temporairement certains neurotransmetteurs lorsque la fonction revient à son état antérieur après la métabolisation du médicament. [30]

    En général, les neuroscientifiques comportementaux étudient des thèmes et des problèmes similaires à ceux des psychologues universitaires, bien que limités par la nécessité d'utiliser des animaux non humains. En conséquence, la majeure partie de la littérature en neurosciences comportementales traite des processus mentaux et des comportements qui sont partagés entre différents modèles animaux tels que :

    • Sensation et perception
    • Comportement motivé (faim, soif, sexe)
    • Contrôle du mouvement
    • Apprentissage et mémoire
    • Sommeil et rythmes biologiques
    • Émotion

    Cependant, avec la sophistication technique croissante et le développement de méthodes non invasives plus précises pouvant être appliquées à des sujets humains, les neuroscientifiques comportementaux commencent à contribuer à d'autres domaines classiques de la psychologie, de la philosophie et de la linguistique, tels que :

    Les neurosciences comportementales contribuent également depuis longtemps à la compréhension des troubles médicaux, y compris ceux qui relèvent de la psychologie clinique et de la psychopathologie biologique (également appelée psychologie anormale). Bien qu'il n'existe pas de modèles animaux pour toutes les maladies mentales, le domaine a fourni d'importantes données thérapeutiques sur diverses affections, notamment :


    Discussion

    L'activité opioïde endogène altérée peut être un mécanisme d'altération de la régulation des émotions lors du rejet social et de l'acceptation dans le TDM. Malgré un effet négatif fort et soutenu pendant le rejet dans les deux groupes, l'activation du MOR dans plusieurs régions du cerveau n'a été trouvée que dans les HC, tandis que les patients MDD ont montré une désactivation du MOR dans l'amygdale et une récupération émotionnelle plus lente du rejet. Au cours de l'acceptation, les deux groupes ont signalé une augmentation de l'affect positif, les patients MDD présentant des augmentations plus importantes par rapport à la ligne de base par rapport aux HC. Cependant, cette augmentation est revenue rapidement vers la ligne de base après la fin des essais d'acceptation. Chez les patients MDD, la désactivation du MOR pendant l'acceptation a été trouvée dans le NAcc, une structure de récompense. L'activation du MOR dans le NAcc dans les HC mais pas chez les patients MDD était positivement corrélée avec l'augmentation du désir d'interaction sociale, suggérant l'implication des opioïdes dans la motivation à rechercher une interaction sociale positive lors de l'acceptation dans les HC, mais pas chez les patients MDD.

    Pendant le rejet social, les patients MDD n'ont pas montré d'activation significative dans les volumes d'intérêt, alors que dans les HC, l'activation de MOR a été trouvée dans le NAcc droit, l'amygdale gauche et droite, le thalamus médian et le gris périaqueducal (Figures 2a et b, Tableau 1), comme décrit précédemment. 29 Ces structures sont riches en concentrations de MOR et font partie d'une voie par laquelle les facteurs de stress peuvent influencer l'humeur et la motivation 42 ainsi, l'activation du MOR dans ces structures peut réduire l'impact négatif des facteurs de stress.En revanche, les patients MDD ont montré une désactivation du MOR dans l'amygdale (Figure 2c), ce qui peut contribuer à une hyperactivité dépendante du niveau d'oxygène dans le sang dans l'amygdale chez les patients MDD en réponse à des signaux sociaux négatifs tels que le rejet par les pairs. 43 La présente étude a également trouvé une forte corrélation négative entre l'activation du MOR dans le pgACC, une zone impliquée dans la régulation des émotions, 44 et l'augmentation des notes d'affect négatif pendant le rejet chez les HC mais pas chez les patients MDD (Figure 3e). De même, des études antérieures ont trouvé une forte corrélation négative entre l'activation du MOR dans le pgACC et l'augmentation des notes d'affect négatif pendant la tristesse auto-induite dans les HC 40 mais pas chez les patients MDD. 45 Ainsi, dans le MDD, une absence d'activation du MOR plus une plus grande désactivation du MOR dans l'amygdale, et l'absence de relation entre l'activation du MOR dans le pgACC et l'affect négatif peuvent contribuer à un affect négatif soutenu après le rejet.

    La résilience de l'ego est un trait conceptualisé par le bloc 36 comme la capacité de s'adapter psychologiquement à toutes les situations, et il a été démontré qu'il est en corrélation avec une récupération émotionnelle et physiologique plus rapide après une menace. 37 Conformément à ce concept, les niveaux de résilience de l'ego étaient positivement corrélés avec l'activation du MOR dans l'amygdale, le gris périaqueducal et le sgACC dans les HC pendant le rejet, comme décrit précédemment. 29 Cette relation n'a été trouvée dans aucun volume d'intérêt chez les patients TDM (Figures 3a, b et c), peut-être en raison des cotes de résilience de l'ego significativement plus faibles chez les patients TDM. La relation positive entre la résilience de l'ego et l'activation du MOR dans les HC suggère que l'activation du MOR pendant le rejet est protectrice ou adaptative. Cette hypothèse est cohérente avec la conclusion selon laquelle la résilience de l'ego était positivement corrélée avec les changements d'estime de soi chez les HC mais pas chez les patients atteints de TDM pendant le rejet (Figure 3d). Les analyses de chemin dans un échantillon plus grand peuvent tester l'hypothèse selon laquelle l'activation du MOR médie la relation entre la résilience de l'ego et les changements d'estime de soi pendant le rejet.

    Comme pour le rejet social, il y avait des différences marquées entre les groupes au cours de l'acceptation sociale, y compris l'activation/la désactivation du MOR, les changements d'affect et les relations entre ces mesures. Les HC ont montré une activation dans l'insula antérieure gauche et l'amygdale droite, et une désactivation dans le thalamus médian et le sgACC, tandis que les patients MDD ont montré une activation dans le thalamus médian et une désactivation dans le NAcc gauche (Figures 2e, f, g et h). Dans les HC, ce schéma d'activation du MOR est cohérent avec une augmentation de l'activation du MOR dans l'insula antérieure après l'administration d'amphétamine 46 et dans l'amygdale au cours d'un clip vidéo amusant, 47 suggérant que l'activation du MOR dans ces zones est liée à un effet positif. Toujours dans les HC, la désactivation du MOR pendant l'acceptation dans le thalamus médian et le sgACC, qui se projettent tous deux fortement vers le NAcc, 42, 48 est un mécanisme possible pour faciliter l'affect positif. Chez le rat, un agoniste MOR injecté dans le thalamus médial a augmenté le seuil de douleur et de récompense. 49 De même, la désactivation du MOR dans le sgACC peut faciliter l'augmentation de l'activité NAcc lorsque l'on est apprécié. 50 En revanche, les patients atteints de TDM ont montré une activation du MOR dans le thalamus médian, ce qui peut entraver un effet positif soutenu. Les patients MDD n'ont pas non plus montré de désactivation du MOR dans le sgACC, une région qui s'est avérée fonctionnellement associée à l'anhédonie. 51, 52 De manière inattendue, les patients atteints de TDM ont signalé une augmentation plus importante de l'affect positif par rapport à la ligne de base lors de l'acceptation par rapport aux HC, mais cette augmentation a été de courte durée (Figure 1f), conformément à une étude récente montrant que les patients atteints de TDM peuvent en effet ressentir un affect positif, mais avec une durée plus courte par rapport aux HC. 53 De plus, seuls les CS ont montré des augmentations significatives de l'estime de soi et du désir d'interaction sociale après l'acceptation (tableau supplémentaire 2). Ainsi, en réponse à l'acceptation sociale, les patients atteints de TDM ont montré des augmentations de courte durée de l'affect positif qui n'ont pas augmenté de manière significative l'estime de soi ou la motivation sociale.

    Comme indiqué précédemment dans les HC, l'augmentation de l'activation du MOR dans le NAcc était positivement corrélée avec un désir accru d'interaction sociale, 29 une conclusion cohérente avec un rapport chez le rat montrant que les MOR dans le NAcc médient le comportement de jeu social. 28 La présente étude a montré qu'après acceptation, les HC mais pas les patients MDD ont signalé un plus grand désir d'interaction sociale, et que l'activation du MOR dans le NAcc gauche était positivement corrélée avec un désir accru d'interaction sociale (Figure 3f). En revanche, les patients MDD ont montré MOR désactivation dans la NAcc gauche, ce qui peut contribuer à une activité anormale de la NAcc liée à l'anhédonie chez les patients atteints de TDM. 54 Ainsi, en plus d'avoir un effet positif de courte durée, les patients MDD n'ont pas montré de motivation sociale accrue, qui dans les CS était liée à l'activation du MOR dans le NAcc.

    Il n'y avait aucune différence significative dans les niveaux de cortisol plasmatique entre le rejet ou l'acceptation par rapport à la ligne de base au sein des groupes, et aucune différence n'a été trouvée entre les groupes. Dans les HC, une corrélation négative significative a été trouvée entre l'activation du MOR dans l'amygdale et la NAcc et les modifications des niveaux de cortisol pendant le rejet, suggérant une régulation descendante du MOR de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA). Des études antérieures suggèrent que le système MOR a un rôle dans l'amortissement de l'activité de l'axe HPA induite par le stress en inhibant l'hormone de libération de la corticotrophine dans l'hypothalamus. 55, 56 Conformément à l'hypothèse, l'activation du MOR dans l'amygdale droite était négativement corrélée avec les niveaux de cortisol pendant le rejet (Figure 4a). Ainsi, la régulation MOR de l'activité de l'amygdale pendant le rejet peut atténuer l'activité de l'axe HPA, très probablement par des projections vers le noyau du lit de la strie terminale, qui à son tour se projette vers l'hypothalamus. 57 L'activation du MOR dans le NAcc était également négativement corrélée avec le cortisol (Figures 4b et c), bien que la voie du NAcc au noyau paraventriculaire de l'hypothalamus soit moins claire et implique probablement des voies multisynaptiques. L'influence inhibitrice de l'activation du MOR sur les niveaux de cortisol a également été rapportée dans les HC lors de l'administration d'un placebo pour la douleur. 58 Ainsi, l'activation MOR peut amortir l'activité HPA pendant le rejet, un mécanisme altéré dans le TDM par le manque d'activation MOR et/ou le découplage du système MOR et de l'axe HPA.

    Dans les centres de santé, le schéma d'activation du MOR pendant le rejet était similaire à celui trouvé pendant la douleur physique, 30, 59, soutenant la théorie selon laquelle la régulation du rejet social et de la douleur physique partagent des voies neuronales qui se chevauchent. 29, 31, 32, 38, 39, 60, 61, 62 Contrairement aux résultats actuels, des études antérieures ont trouvé des schémas opposés d'activité MOR chez les patients HC et MDD pendant le rappel d'un triste événement autobiographique (décès d'un ami ou d'un membre de la famille , rupture amoureuse ou divorce). Ces études ont trouvé MOR désactivation dans les HC (pgACC, pallidum ventral, amygdale et cortex temporal inférieur) 40 et MOR Activation chez les patients atteints de TDM (insula antérieure, thalamus, ganglions de la base ventraux et cortex périamygdalien). 45 Il est probable que différents modèles d'activation du MOR soient impliqués dans la réponse aux signaux extéroceptifs (par exemple, la douleur, le rejet) par rapport aux signaux intéroceptifs permissifs (par exemple, la tristesse auto-induite). Par exemple, dans des études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle où les sujets ont vu une photo d'un ex-partenaire romantique (signal extéroceptif), une augmentation du signal dépendant du niveau d'oxygène dans le sang a été trouvée dans le striatum ventral, le thalamus, l'insula antérieure et l'ACC. 38, 63 En revanche, le rappel de pensées tristes au sujet d'une récente rupture amoureuse (indice intéroceptif) a entraîné une désactivation dans des domaines similaires. 64

    La présente étude soutient des travaux antérieurs sur des modèles animaux et a le potentiel de se traduire en applications cliniques. Fait intéressant, l'une des premières études à montrer des preuves de la libération d'opioïdes endogènes lors d'interactions sociales a été trouvée chez des rats à l'aide d'une autoradiographie soustractive, 65 une méthode présentant des similitudes conceptuelles avec la méthode de neuroimagerie utilisée dans la présente étude. Cette étude et d'autres études animales 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, ainsi que la présente étude chez l'homme suggèrent que les opioïdes endogènes jouent des rôles similaires dans le comportement social de plusieurs espèces, soutenant les futurs travaux de traduction. . Par exemple, les études animales peuvent fournir une analyse plus détaillée des substrats génétiques causant une fonction MOR altérée dans l'environnement social. En effet, il a été démontré qu'une variation fonctionnelle du gène MOR chez l'homme est associée à la sensibilité dispositionnelle et neuronale au rejet social, 31 et peut être utile dans la détection précoce de la vulnérabilité au TDM dans l'environnement social. En résumé, la présente étude soutient une enquête plus approfondie sur l'interaction entre le système opioïde endogène, l'environnement social et la physiopathologie et le maintien du TDM.


    Impact différentiel de l'attention endogène et exogène sur l'activité dans le cortex visuel humain

    Comment l'attention endogène (volontaire) et exogène (involontaire) module-t-elle l'activité du cortex visuel ? À l'aide d'une analyse IRMf basée sur le ROI, nous avons mesuré l'activité IRMf pour les essais valides et invalides (cible à l'emplacement indiqué/non indiqué, respectivement), pour le pré- ou post-repérage dans des conditions endogènes et exogènes, tandis que les observateurs effectuaient la même tâche. Nous avons trouvé une modulation plus forte dans les régions visuelles controlatérales qu'ipsilatérales de l'hémichamp assisté, et une activité plus élevée dans les essais valides que invalides. Pour les endogènes, la modulation de l'activité provoquée par un stimulus en raison d'un pré-indice a augmenté le long de la hiérarchie visuelle, mais était constante en raison d'un post-indice. En revanche, pour les exogènes, la modulation de l'activité provoquée par un stimulus en raison d'un pré-indice était constante le long de la hiérarchie visuelle, mais pas modulée en raison d'un post-indice. Ces résultats révèlent que l'attention endogène et exogène modulent distinctement l'activité dans les aires visuelles lors de l'orientation et de la réorientation de l'attention endogène facilite à la fois l'encodage et la lecture des informations visuelles alors que l'exogène ne facilite que l'encodage des informations.


    Voir la vidéo: A la découverte du cerveau, cet inconnu (Janvier 2022).