Nouveaux projets visant à pionnier l'avenir des neurosciences

Le programme OpenScope de l'Institut Allen offre une plateforme mondiale pour la recherche en neurosciences, se concentrant sur la façon dont le cerveau traite tout, des visuels quotidiens aux expériences psychédéliques. Cette initiative favorise la collaboration internationale, en utilisant des ressources d'observatoire avancées pour explorer les activités neurales et les perceptions fondamentales. Les sondes Neuropixels font partie du pipeline d'observatoire cérébral Allen. Crédit : Allen Institute

Comment les neurones réagissent-ils aux effets des champignons magiques ? Que se passe-t-il dans le cerveau pendant la perception du mouvement, ou la reconnaissance des motifs de grains dans le bois ? Comment notre cerveau surveille-t-il les changements graduels dans l'apparence de nos amis au fil du temps ?

L'Institut Allen a lancé quatre projets pour enquêter sur ces questions à travers OpenScope, un observatoire partagé en neurosciences. Tout comme les astronomes utilisent quelques observatoires bien équipés pour étudier l'univers, le programme OpenScope permet aux neuroscientifiques du monde entier de proposer et de diriger des expériences sur le pipeline de l'observatoire cérébral Allen. Toute la recherche est librement disponible pour quiconque s'attaque à des questions ouvertes sur l'activité neurale dans la santé et la maladie.

En cette 6e année, OpenScope vise à « inaugurer un nouveau modèle en neurosciences », a déclaré Jérôme Lecoq, Ph.D., chercheur associé à l'Institut Allen.

« Notre plateforme améliore l'acquisition de données et le partage mondial, tout en permettant aux laboratoires individuels de l'utiliser pour leurs recherches scientifiques uniques », a déclaré Lecoq, qui co-dirige OpenScope avec Christof Koch. « Nous nous efforçons de combiner le meilleur des deux mondes : des questions ciblées abordées par des équipes passionnées, et une plateforme sophistiquée pilotée par des expérimentateurs expérimentés. C'est notre vision pour l'avenir des neurosciences. »

Un des projets OpenScope de cette année explorera comment le psilocybine, le composé psychoactif des « champignons magiques », modifie l'activité cérébrale au niveau cellulaire. Ce composé, connu pour induire des expériences psychédéliques intenses chez les humains, sera utilisé pour étudier les mécanismes neuronaux qui sous-tendent la cognition et la perception modifiées.

En utilisant des techniques d'enregistrement avancées chez la souris, les scientifiques observeront comment les neurones communiquent différemment sous l'influence de la psilocybine. Ils exploreront également comment ces changements pourraient influencer la capacité du cerveau à traiter et prédire l'information sensorielle, ce qui est crucial pour comprendre comment la perception est construite.

« Notre intérêt pour ces composés va au-delà de leurs applications cliniques potentielles », a déclaré Roberto de Filippo, Ph.D., un post-doctorant à l'Université Humboldt de Berlin. « Nous pensons que découvrir les mécanismes biologiques sous-jacents à leurs effets peut apporter des éclairages fondamentaux sur les processus qui régissent la perception, la cognition et la conscience elle-même. »

Ce projet est mené par de Filippo ; Torben Ott, Ph.D., de l'Université Humboldt de Berlin ; et Dietmar Schmitz, Ph.D., de la Charité – Universitätsmedizin Berlin.

Nous négligeons souvent les changements graduels chez les personnes que nous voyons régulièrement, ne remarquant les différences que lorsque nous regardons une vieille photo ou que nous retrouvons des amis après longtemps. Malgré ces changements presque imperceptibles, nos cerveaux mettent constamment à jour nos souvenirs avec ces détails.

Un projet OpenScope 2024 vise à découvrir les bases neuronales de ces mises à jour. En utilisant la plateforme de l'observatoire cérébral Allen, les chercheurs analyseront l'activité cérébrale chez les souris pour comprendre comment le système visuel du cerveau réagit aux changements au fil du temps. Traditionnellement, les neuroscientifiques pensaient que le système visuel ne traitait que les informations sensorielles entrantes. Mais des découvertes récentes suggèrent que ce système archive également les souvenirs visuels et les utilise pour prédire ce que nous verrons ensuite.

« Nous voulons comprendre comment de tels souvenirs influencent la perception des visuels du monde réel et quel rôle jouent différentes régions cérébrales dans ce processus », a déclaré Yaniv Ziv, Ph.D., professeur à l'Institut Weizmann de Science. « En comprenant cela, nous visons à découvrir si ces souvenirs influencent le caractère plus ou moins flexible de notre traitement visuel. Par exemple, si nous avons déjà vu quelque chose de similaire, est-ce que cela rend notre cerveau plus ou moins susceptible de s'adapter à de nouvelles informations visuelles ? »

Ce projet est dirigé par Ziv ; Daniel Deitch ; Alon Rubin, Ph.D. ; et Itay Talpir, tous à l'Institut Weizmann de Science.

Comment le cerveau reconnaît-il les objets qui se déplacent autour de nous ? Ce projet OpenScope 2024 vise à démystifier ce processus fondamental en étudiant la perception du mouvement dans le cortex visuel des souris. Alors que des études antérieures ont identifié les régions cérébrales qui répondent à différents types de mouvements, le circuit neuronal sous-jacent reste peu compris. Ce projet utilisera la microscopie pour observer simultanément l'activité de nombreux neurones sur plusieurs semaines et dans différentes parties du cortex visuel.