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Ce circuit, qui s'affaiblit avec l'âge, pourrait offrir une cible pour aider à prévenir le déclin de la mémoire spatiale lié à l'âge


À mesure que les gens vieillissent, leur mémoire de travail diminue souvent, ce qui rend furthermore difficile l'exécution des tâches quotidiennes. Une région cérébrale clé liée à ce form de mémoire est le thalamus antérieur, qui est principalement impliqué dans la mémoire spatiale - la mémoire de notre environnement et la façon de s'y retrouver.

Dans une étude sur des souris, des chercheurs du MIT ont identifié un circuit dans le thalamus antérieur qui est nécessaire pour se rappeler remark naviguer dans un labyrinthe. Les chercheurs ont également découvert que ce circuit est affaibli chez les souris plus âgées, mais que l'augmentation de son activité améliore considérablement leur capacité à faire fonctionner correctement le labyrinthe.

Cette région pourrait offrir une cible prometteuse pour des traitements qui pourraient aider à inverser la perte de mémoire chez les personnes âgées, sans affecter d'autres get-togethers du cerveau, selon les chercheurs.

"En comprenant remark le thalamus contrôle la sortie corticale, nous espérons pouvoir trouver des cibles furthermore spécifiques et médicamenteuses dans ce domaine, au lieu de moduler généralement le cortex préfrontal, qui a de nombreuses fonctions différentes", explique Guoping Feng, James W. et Patricia T. Professeur Poitras en sciences cérébrales et cognitives au MIT, membre du Broad Institute de Harvard et du MIT, et directeur associé du McGovern Institute for Brain Research au MIT.

Feng est l'auteur principal de l'étude, qui apparaît aujourd'hui dans les Actes de l'Académie nationale des sciences. Dheeraj Roy, lauréat du prix NIH K99 et boursier McGovern au Broad Institute, et Ying Zhang, boursier postdoctoral J. Douglas Tan au McGovern Institute, sont les principaux auteurs de l'article.

Memento spatial

Le thalamus, une petite construction située près du centre du cerveau, contribue à la mémoire de travail et à de nombreuses autres fonctions exécutives, telles que la planification et l'attention. Le laboratoire de Feng a récemment étudié une région du thalamus connue sous le nom de thalamus antérieur, qui joue un rôle vital dans la mémoire et la navigation spatiale.

Des études antérieures chez la souris ont montré que des dommages au thalamus antérieur entraînent des difficulties de la mémoire de travail spatiale. Chez l'homme, des études ont révélé un déclin lié à l'âge de l'activité du thalamus antérieur, qui est corrélé à une baisse des performances sur les tâches de mémoire spatiale.

Le thalamus antérieur est divisé en trois sections : ventrale, dorsale et médiale. Dans une étude publiée l'année dernière, Feng, Roy et Zhang ont étudié le rôle du thalamus antérodorsal (Ad) et du thalamus antéroventral (AV) dans la formation de la mémoire. Ils ont découvert que le thalamus Advertisement est impliqué dans la création de cartes mentales d'espaces physiques, tandis que le thalamus AV aide le cerveau à distinguer ces souvenirs d'autres souvenirs d'espaces similaires.

Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont voulu approfondir le thalamus AV, en explorant son rôle dans une tâche de mémoire de travail spatiale. Pour ce faire, ils ont entraîné des souris à exécuter un uncomplicated labyrinthe en forme de T. Au début de chaque essai, les souris ont couru jusqu'à ce qu'elles atteignent le T. Un bras était bloqué, les forçant à courir le extensive de l'autre bras. Ensuite, les souris ont été placées à nouveau dans le labyrinthe, les deux bras ouverts. Les souris étaient récompensées si elles choisissaient le bras opposé dès le leading passage. Cela signifiait que pour prendre la bonne décision, ils devaient se rappeler dans quel sens ils avaient tourné lors de la training course précédente.

Pendant que les souris exécutaient la tâche, les chercheurs ont utilisé l'optogénétique pour inhiber l'activité des neurones AV ou Advert pendant trois get-togethers différentes de la tâche : la stage d'échantillonnage, qui se produit lors de la première exécution la period de retard, pendant qu'ils attendent le début de la deuxième manche  et la period de choix, lorsque les souris décident dans quelle course se tourner lors de la deuxième study course.

Les chercheurs ont découvert que l'inhibition des neurones AV pendant les phases d'échantillonnage ou de choix n'avait aucun effet sur les performances des souris, mais lorsqu'elles supprimaient l'activité AV pendant la section de retard, qui durait 10 secondes ou plus, les souris réussissaient bien moins bien la tâche.

Cela suggère que les neurones AV sont les as well as importants pour garder à l'esprit les informations pendant qu'elles sont nécessaires pour une tâche. En revanche, l'inhibition des neurones Advert a perturbé les performances pendant la section d'échantillonnage mais a eu peu d'effet pendant la stage de retard. Cette découverte était cohérente avec l'étude précédente de l'équipe de recherche montrant que les neurones Advert sont impliqués dans la development de souvenirs d'un espace physique.

"Le thalamus antérieur est en général une région d'apprentissage spatial, mais les neurones ventraux semblent être nécessaires dans cette période de maintenance, pendant ce court délai", explique Roy. "Maintenant, nous avons deux subdivisions dans le thalamus antérieur  : l'une qui semble aider à l'apprentissage contextuel et l'autre qui aide réellement à conserver cette info."

Déclin lié à l'âge

Les chercheurs ont ensuite testé les effets de l'âge sur ce circuit. Ils ont constaté que les souris as well as âgées (14 mois) avaient de moins bons résultats dans la tâche du labyrinthe en T et que leurs neurones AV étaient moins excitables. Cependant, lorsque les chercheurs ont artificiellement stimulé ces neurones, les performances des souris sur la tâche se sont considérablement améliorées.

Une autre façon d'améliorer les performances dans cette tâche de mémoire consiste à stimuler le cortex préfrontal, qui subit également un déclin lié à l'âge. Cependant, l'activation du cortex préfrontal augmente également les mesures d'anxiété chez les souris, ont découvert les chercheurs.

"Si nous activons directement les neurones dans le cortex préfrontal médian, cela déclenchera également un comportement lié à l'anxiété, mais cela ne se produira pas lors de l'activation AV", explique Zhang. "C'est un avantage de l'activation de l'AV par rapport au cortex préfrontal."

Si une technologie non invasive ou peu invasive pouvait être utilisée pour stimuler ces neurones dans le cerveau humain, elle pourrait offrir un moyen d'aider à prévenir le déclin de la mémoire lié à l'âge, selon les chercheurs. Ils prévoient maintenant d'effectuer un séquençage d'ARN unicellulaire de neurones du thalamus antérieur pour trouver des signatures génétiques qui pourraient être utilisées pour identifier les cellules qui constitueraient les meilleures cibles.

La recherche a été financée, en partie, par le Stanley Middle for Psychiatric Exploration du Broad Institute, le Hock E. Tan and K. Lisa Yang Centre for Autism Exploration du MIT et le James and Patricia Poitras Middle for Psychiatric Disorders Investigation du MIT..