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Un nouveau modèle pour étudier l’apprentissage du cerveau

Crédits : geralt/Pixabay

Le cerveau est une machine organique fabuleusement complexe aux enchevêtrements neuronaux innombrables parcourus en continu d’impulsions électriques. Les scientifiques s’acharnent depuis longtemps à le comprendre, le tester et le recréer. Seulement, une question demeure essentielle : de quelle manière apprend-il ?

Des chercheurs de l’Université de Montréal se sont penchés sur la faculté d’acquisition qui caractérise le vivant. Parue dans le magazine Nature, l’étude porte sur les cellules pyramidales du néocortex, responsables de la rétention d’informations.

De quoi le cerveau se compose-t-il ?

Le cerveau est constitué de 100 milliards de cellules nerveuses réparties au sein de quatre zones distinctes : le lobe pariétal, le lobe occipital, le lobe temporal et le lobe frontal. Les neurones, par analogie, ressemblent à un arbre, et les synapses, les connexions entre les neurones, sont telles des feuilles.

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Crédits : geralt/Pixabay

La dynamique du calcium étudiée

La plasticité synaptique représente une fonction du système nerveux essentielle à la mémorisation : c’est l’aptitude à créer et rompre les liaisons neuronales. Elle permet entre autres au cerveau de se remettre de certaines lésions et de retarder les maladies neurodégénératives.

L’équipe de chercheurs du Canada s’est concentrée sur la plasticité synaptique basée sur le calcium. À l’aide d’une nouvelle modélisation informatique, les scientifiques peuvent désormais obtenir une meilleure compréhension du changement synaptique engendré par les cellules pyramidales qui composent 80 % du néocortex. Les résultats des expériences confrontés à ceux acquis virtuellement le prouvent. Cependant, ces derniers découlent d’une seule caractéristique : le dynamisme calcique. Reste aujourd’hui à étudier les nombreux éléments de variation de cette plasticité.

« Nous ne prétendons pas que les données expérimentales disponibles soient suffisantes pour contraindre complètement le modèle ou valider son pouvoir prédictif », stipulent les chercheurs. « D’autres expériences seraient utiles pour tester les prédictions du modèle et affiner ses hypothèses ».

Le cerveau, un sujet de recherche éternel

Les mesures ont été effectuées sur des tranches de cervelles de rongeurs in vitro. Comme le soulignent les chercheurs, « la plasticité synaptique dépend de manière cruciale de la dynamique de la libération des neurotransmetteurs et de l’influx de calcium post-synaptique, une concentration de calcium non physiologique pourrait produire des changements plastiques qui ne sont pas représentatifs des véritables règles d’apprentissage in vivo ». 

En outre, leur nouvelle modélisation permettrait à l’ensemble de la communauté scientifique de progresser efficacement sur la connaissance du cerveau. « L’optimisation du modèle de plasticité est une procédure coûteuse en calcul, dépassant les capacités d’un poste de travail typique. Cependant, la réoptimisation ne devrait pas être nécessaire pour la plupart des chercheurs souhaitant utiliser le modèle de plasticité dans leurs propres études ».

L’étude du cerveau reste un vaste champ de découvertes, faisant appel à des domaines de recherche éclectiques. D’ailleurs, très récemment, des scientifiques ont constaté une température bien plus élevée que prévu chez notre organe de la pensée.