Recâblage cérébral : le code neuronal des souvenirs traumatiques

résumé: En résolvant l’énigme neuronale de la formation de la mémoire traumatique, les chercheurs ont utilisé des méthodologies innovantes d’apprentissage visuel et automatique pour décoder les réseaux neuronaux du cerveau qui fonctionnent lors de la création d’une mémoire traumatique.

L’équipe a identifié une population neuronale qui code la mémoire de peur, révélant l’activation simultanée et le rôle critique du cortex préfrontal médial dorsal (dmPFC) dans la récupération associative de la mémoire de peur chez la souris.

Des méthodes analytiques pionnières, notamment l’algorithme d’apprentissage automatique « réseau élastique », ont identifié des neurones spécifiques et leurs connexions fonctionnelles au sein du réseau neuronal spatial et fonctionnel de la mémoire de la peur.

Cette étude cruciale prouve non seulement le principe selon lequel les souvenirs sont améliorés grâce à des connexions neuronales améliorées, mais ouvre également la voie à l’intégration de l’optique et de l’apprentissage automatique pour élucider la dynamique complexe des réseaux neuronaux.

Faits marquants:

1. Innovation dans la méthodologie : La recherche a utilisé une nouvelle méthode combinant des méthodes visuelles et l’apprentissage automatique pour identifier les neurones spécifiques qui codent la mémoire de la peur.
2. Réseau neuronal de la peur : L’étude a découvert une population neuronale qui code la mémoire de la peur, créant un réseau neuronal de la mémoire de la peur avec des neurones « hub » qui connectent fonctionnellement les neurones de la mémoire.
3. Configuration de la mémoire associative : L’établissement d’une nouvelle interconnectivité entre des réseaux distincts (réseaux de stimulus conditionnés et inconditionnés) a été découvert, suggérant une nouvelle compréhension du traitement de l’information qui conduit à la réponse de peur.

source: Ninz

Les scientifiques spéculent depuis longtemps sur les changements physiques qui se produisent dans le cerveau lorsqu’un nouveau souvenir se forme. Aujourd’hui, des recherches menées par l’Institut national des sciences physiologiques (NIPS) ont mis en lumière ce fascinant mystère neurologique.

Dans une étude récemment publiée dans communications naturelles, L’équipe de recherche a réussi à découvrir les réseaux neuronaux cérébraux impliqués dans la mémoire traumatique en utilisant une nouvelle méthode combinant méthodes visuelles et apprentissage automatique, capturant les changements complexes qui se produisent lors de la formation de la mémoire et révélant les mécanismes par lesquels les souvenirs traumatiques sont créés. .

Les animaux apprennent à s’adapter à des environnements changeants pour survivre. L’apprentissage associatif, qui inclut le conditionnement classique, est l’un des types d’apprentissage les plus simples et a été largement étudié au cours du siècle dernier.

Au cours des deux dernières décennies, les progrès techniques des approches moléculaires, génétiques et optogénétiques ont permis d’identifier des régions cérébrales et des groupes spécifiques de neurones qui contrôlent la formation et la récupération de nouvelles mémoires associatives. Par exemple, la partie dorsale du cortex préfrontal médial (dmPFC) est essentielle à la récupération associative de la mémoire de peur chez les rongeurs.

Cependant, la manière dont les neurones de cette région codent et récupèrent la mémoire associative n’est pas bien comprise, ce que l’équipe de recherche vise à résoudre.

« Le dmPFC montre une activation et une synchronisation neuronales spécifiques lors de la récupération de la mémoire de la peur et des réponses de peur évoquées, telles que le gel et le ralentissement de la fréquence cardiaque », explique l’auteur principal Masakazu Agitsuma.

« La mise au silence artificielle du dmPFC chez la souris a conduit à la suppression des réponses de peur, ce qui suggère que cette région est nécessaire au rappel associatif de la mémoire de peur. Compte tenu de sa connexion avec les systèmes cérébraux impliqués dans l’apprentissage et les maladies psychiatriques associées, nous avons voulu explorer comment les changements dans le dmPFC régulent spécifiquement les informations liées à la mémoire. » Nouveau connectivisme.

L’équipe de recherche a utilisé l’imagerie longitudinale à deux photons et diverses techniques de neurosciences informatiques pour déterminer comment l’activité neuronale du cortex préfrontal de la souris change après avoir appris un paradigme de conditionnement de la peur.

Les neurones frontaux se comportent de manière très complexe et chaque neurone répond à divers événements sensoriels et moteurs. Pour répondre à cette complexité, l’équipe de recherche a développé une nouvelle méthode analytique basée sur le « réseau élastique », un algorithme d’apprentissage automatique, pour identifier les neurones spécifiques qui codent la mémoire de la peur.

Ils ont également analysé la disposition spatiale et la connectivité fonctionnelle des neurones à l’aide d’une modélisation graphique.

« Nous avons réussi à découvrir une population neuronale qui code la mémoire de la peur », explique Ajitsuma. « Nos analyses nous ont montré que le conditionnement de la peur a conduit à la formation d’un réseau neuronal de mémoire de peur avec des neurones centraux qui connectent fonctionnellement les neurones de la mémoire. »

Surtout, les chercheurs ont révélé des preuves directes que la formation de la mémoire associative s’accompagnait d’une nouvelle relation associative entre des réseaux initialement distincts, à savoir le réseau de stimuli conditionnés (CS, par exemple le ton) et le réseau de stimuli inconditionnés (les États-Unis, par exemple l’expérience de la peur).

« Nous proposons que cette connexion nouvellement découverte puisse faciliter le traitement de l’information en induisant la réponse de peur (CR) au CS (c’est-à-dire un réseau neuronal pour convertir le CS en CR). »

On a longtemps pensé que les souvenirs se formaient en consolidant les connexions neuronales, qui étaient renforcées par l’activation répétée de groupes de neurones. Les résultats de cette étude, basés sur des observations du monde réel et une analyse basée sur un modèle, le confirment.

En outre, l’étude démontre comment des méthodes combinées (optique et apprentissage automatique) peuvent être utilisées pour visualiser de manière très détaillée la dynamique des réseaux neuronaux. Ces techniques peuvent être utilisées pour révéler des informations supplémentaires sur les changements neuronaux associés à l’apprentissage et à la mémoire.

À propos de l’actualité de la recherche sur le SSPT et les neurosciences

auteur: Hayao Kimura
source: Ninz
communication: Hayao Kimura – Neuf
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Organisation dépendante de l’activité des réseaux préfrontaux-axones pour l’apprentissage associatif et la transduction du signal« Par Masakazu Agitsuma et al. Communications naturelles

un résumé

Organisation dépendante de l’activité des réseaux préfrontaux-axones pour l’apprentissage associatif et la transduction du signal

L’apprentissage associatif est crucial pour l’adaptation aux changements environnementaux. Des interactions entre populations neuronales impliquant le cortex préfrontal dorsolatéral (dmPFC) sont proposées pour réguler l’apprentissage associatif, mais la manière dont ces populations neuronales stockent et traitent les informations liées à l’association reste floue.

Ici, nous avons développé un pipeline pour l’imagerie longitudinale à deux photons et la dissection informatique des activités de la population neuronale chez la souris mâle dmPFC au cours de procédures de conditionnement de la peur, nous permettant de détecter les changements dépendants de l’apprentissage dans la topologie du réseau dmPFC.

En utilisant des méthodes de régression systématique et une modélisation graphique, nous avons constaté que le conditionnement par la peur induisait la réorganisation du dmPFC pour générer une population neuronale codant pour des réponses conditionnées (CR) caractérisées par une réactivité intrinsèque améliorée, une connectivité fonctionnelle et une association avec des stimuli conditionnés (CS).

Il est important de noter que les neurones qui répondaient fortement aux stimuli inconditionnés lors du conditionnement sont ensuite devenus les plaques tournantes de ce nouveau réseau associatif permettant de passer du CS au CR.

Au total, nous montrons une modulation dynamique et dépendante de l’apprentissage du codage de la population basée sur la configuration dépendante de l’activité du réseau axonal au sein du dmPFC.