Cette équipe de l'Istituto Italiano di Tecnologia, de l'Université du Salento et de Harvard a développé cette méthode basée sur la lumière pour capturer et localiser l'épicentre de l'activité neuronale. Ces travaux présentés dans la revue Nature Methods jettent les bases de nouveaux systèmes de cartographie des connexions entre les différentes zones du cerveau, et ouvrent la voie à de nouveaux dispositifs permettant de « photographier » ces différentes zones pour traiter les affections neurologiques résultant des dysfonctionnements ainsi identifiés.
L'un des principaux défis de la neuroscience consiste en effet à enregistrer l'échange de données entre différentes régions du cerveau, ainsi qu'entre les différents types de cellules cérébrales. Cette nouvelle technique, basée sur une fibre conique capable de détecter simultanément les signaux optiques de différents neurones, relève ce défi. Enfin, ces travaux apportent le premier exemple d'utilisation réussie de la lumière pour décoder l'activité de populations neuronales spécifiques, ainsi que pour manipuler différentes zones cérébrales à l'aide d'une sonde unique.
Un outil extraordinaire pour l’étude du SNC et la recherche des causes moléculaires des troubles neurologiques
L'approche consiste à introduire des molécules fluorescentes dans des cellules nerveuses spécifiques afin de suivre leur activité électrique et de mesurer le niveau des neurotransmetteurs, des molécules qui agissent comme des messagers chimiques à travers les neurones. Une fibre optique en forme de cône étroit avec une extrémité si fine et précise qu’elle est capable de capter la lumière provenant de neurones isolés le long de régions aussi longues que 2 millimètres, est insérée à l'intérieur du striatum, une zone du cerveau impliquée dans la planification des mouvements. Cette sonde permet ici de suivre la libération de dopamine, un neurotransmetteur essentiel impliqué dans le contrôle moteur comme dans le développement de troubles neurologiques, dont la maladie de Parkinson, la schizophrénie et la dépression.
La preuve de concept : ici, le dispositif parvient à capturer l'activité neuronale dans des sous-régions spécifiques du striatum impliquées dans la libération de dopamine et lors de comportements spécifiques.
Avec cette technique, les scientifiques vont être en mesure de capturer la façon dont les signaux nerveux voyagent dans le temps et dans l’espace cérébral, et de mesurer la concentration de neurotransmetteurs spécifiques lors d’actions spécifiques.
Source: Nature Methods 07 October 2019 Depth-resolved fiber photometry with a single tapered optical fiber implant (Visuel Antonio Balena (IIT))
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