Modéliser l’activité cérébrale via la 3D

Des chercheurs parviennent à visualiser l’activité des neurones en temps réel et en 3D. Une innovation qui laisse entrevoir une meilleure compréhension des troubles cérébraux.

Modéliser le système nerveux en film 3D à la milliseconde près, c’est l’ambitieux projet réalisé par des chercheurs du Media Lab au MIT et de l’Université de Vienne. Cette avancée permettrait de comprendre la manière dont le système nerveux traite une information et influence le comportement. Les informations transmises par les neurones renferment une multitude de données commandant notamment la motricité ou les émotions. Des signaux bioélectriques fonctionnent comme un stimulus sur le neurone et provoquent ainsi une émission d’ions de calcium. C’est en dotant ce calcium de protéines fluorescentes qu’il a été possible de suivre l’activité du système nerveux.

Cibler l’activité neuronale avec la lumière

L’expérience a été menée sur des vers de type C.elegans (ndlr : organisme modèle étudié en biologie moléculaire pour sa particularité pluricellulaire) mesurant 1 millimètre et composés de 302 neurones en les analysant avec un système plénoptique au microscope. Cette méthode utilisée pour la première fois pour modéliser l’activité cérébrale a permis de créer des images 3D. En effet, le système plénoptique a pour particularité d’enregistrer les flux lumineux arrivant sous différents angles grâce à des micro-objectifs. L’échantillon du vers analysé a ainsi généré environ 400 points de lumière fluorescente, qui ont pu être modélisés en 3D grâce à un algorithme. Ed Boyden, directeur du projet et membre du Media Lab au MIT explique que les micro-objectifs projettent la lumière vers différents points, contrairement à un microscope classique composé d’un seul objectif, ce qui permet de déduire la position des molécules fluorescentes.

Mieux traiter les troubles du cerveau

Cette nouvelle approche du système nerveux n’a jamais été réalisée auparavant. Seul le projet Big Brain s’en rapproche, mais permettait seulement de visualiser le cerveau humain vu de l’extérieur et ne s’intéressait pas à l’activité des neurones. "La capacité à sonder l’activité à travers le système nerveux aurait l’avantage de cibler les cellules ou réseaux nerveux impliqués dans les troubles cérébraux, apportant ainsi de nouvelles solutions de thérapie." commente Ed Boyden. Cette solution innovante serait également utile dans le domaine de l’optogénétique. En effet, cette méthode combinant optique et génétique consiste à contrôler les stimuli des neurones en les rendant sensibles à la lumière et ainsi identifier les neurones spécifiques à une action particulière.