Des chercheurs ont réalisé une carthographie du tissu cérébral du cortex cérébral

Selon une étude menée par Max Planck Society publiée dans Science, les cerveaux de mammifères, avec leur nombre inégalé de cellules nerveuses et leur densité de communication, sont les réseaux les plus complexes connus. Bien que les méthodes d'analyse des réseaux neuronaux soient rares depuis des décennies, les chercheurs mentionnent que la cartographie dense des circuits neuronaux constitue un défi scientifique majeur. Or, ces derniers ont maintenant réalisé une cartographie connectomique du tissu cérébral du cortex cérébral et quantifié l'empreinte possible de l'apprentissage dans le circuit.

Les cerveaux contiennent des réseaux extrêmement denses de connexions membraneuses utilisées par environ 86 milliards de cellules nerveuses pour la communication entre elles. Les câbles situés à l'intérieur du cerveau de mammifères ont un diamètre allant de 50 à 100 nanomètres. Le câble résultant est si dense et si important que, depuis plus de 100 ans, les chercheurs n’ont pu cartographier qu’une infime fraction de neurones dans un morceau de cerveau donné.

Les chercheurs ont imagé et analysé un morceau de tissu du cortex cérébral d'une souris âgée de quatre semaines, obtenu par biopsie du cortex somatosensoriel, une partie du cortex occupée par la représentation et le traitement du toucher. Les chercheurs ont appliqué ici un traitement d'image optimisé basé sur l'IA et une interaction homme-machine efficace pour analyser environ 400 000 synapses et environ 2,7 mètres de câble neuronal dans le volume. Ils ont produit un connectome entre environ 7 000 axones et environ 3 700 neurites postsynaptiques, donnant un connectome environ 26 fois plus grand que celui obtenu à partir de la rétine de souris il y a plus de cinq ans. Les chercheurs soulignent que cette reconstruction était plus grande et environ 33 fois plus efficace que la cartographie connectomique de la rétine, établissant une nouvelle référence pour la reconstruction connectomique dense dans le cerveau des mammifères.

Alimentés par cette avancée méthodologique en connectomique, les chercheurs ont analysé le connectome pour les modèles de circuits. Ils ont notamment demandé quelle fraction du circuit présentait des propriétés compatibles avec la croissance des synapses, mécanismes connus pour contribuer à la formation et à l'apprentissage du circuit. Les chercheurs ont utilisé des configurations particulières de paires de synapses pour étudier dans quelle mesure elles étaient en accord avec les processus d'apprentissage liés aux activités