Un nouveau système permettant de distinguer les types de cellules dans le cerveau

Selon une étude publiée dans Cerebral Cortex, Blue Brain Project a révélé un nouveau système permettant de distinguer les types de cellules dans le cerveau, une méthode de classification algorithmique qui, selon les chercheurs, profitera à tout le domaine des neurosciences. Selon les chercheurs, depuis près de 100 ans, les scientifiques tentent de nommer les cellules. Or, le nouvel algorithme permet de classer objectivement les formes des neurones dans le cerveau. Cela permettra de développer une taxonomie normalisée, une classification des cellules en groupes distincts, de toutes les cellules du cerveau, ce qui aidera les chercheurs à comparer leurs données de manière plus fiable.

Les chercheurs ont au point un algorithme permettant de distinguer les formes du type de neurone le plus courant dans le néocortex, les cellules pyramidales. Les cellules pyramidales sont des cellules ressemblant à des arbres qui constituent 80% des neurones du néocortex et, comme les antennes, collectent des informations provenant d'autres neurones du cerveau. Ils sont excitateurs et envoient des ondes d’activité électrique à travers le réseau, comme les gens perçoivent, agissent et ressentent.

Le père de la neuroscience moderne, Ramón y Cajal, a tout d'abord dessiné des cellules pyramidales il y a plus de 100 ans, en les observant au microscope. Pourtant, jusqu'à présent, les chercheurs mentionnent ne pas être parvenus à un consensus sur les types de neurones pyramidaux. Les anatomistes ont assigné des noms et discuté des différents types au cours du siècle dernier, tandis que les neurosciences n’ont pas été en mesure de déterminer avec certitude quels types de neurones sont caractérisés subjectivement. Même pour les neurones clairement distinguables, il n’existe aucun terrain commun pour définir systématiquement les types morphologiques.

Les chercheurs mentionnent qu'une classification objective de ces cellules pyramidales est possible en appliquant des outils de topologie algébrique, une branche des mathématiques qui étudie la forme, la connectivité et l'émergence d'une structure globale à partir de contraintes locales.

Les chercheurs ont utilisé la topologie algébrique pour traiter un large éventail de problèmes de neuroscience. Ils ont développé un algorithme permettant de classifier objectivement 17 types de cellules pyramidales dans le cortex somatosensoriel du rat. La classification topologique ne nécessite pas l'intervention d'un expert et il est prouvé qu'elle est robuste.
Les chercheurs mentionnent que la structure de la plupart des neurones ressemble à un arbre complexe, avec plusieurs branches connectées à d'autres neurones et communiquant via des signaux électriques. Ces derniers soulignent que s'ils conservent les composants les plus longs (persistants) de la structure neuronale et décomposent les plus petites branches, ils peuvent transformer sa structure arborescente en un code à barres, un objet mathématique pouvant être utilisé comme entrée pour tout algorithme d'apprentissage automatique permettant de classer les propriétés. les neurones en groupes distincts.

Selon les chercheurs, cette avancée peut bénéficier à l’ensemble de la communauté des neurosciences car elle permettra une compréhension plus sophistiquée de la taxonomie cellulaire et une méthode de comparaison fiable. Ils soulignent, en terminant, que cette méthode fournit un descripteur universel des arbres, ce qui signifie qu’elle peut être utilisée pour la description cohérente de tous les types de cellules dans le cerveau, y compris les neurones de toutes les régions du cerveau et de toutes les cellules gliales.