Les scientifiques ont compris depuis longtemps que la région du cerveau appelée hippocampe est importante pour la mémoire, l’apprentissage et la navigation.
Aujourd’hui, les scientifiques d’un laboratoire de l’UCLA dirigé par le neurophysicien Mayank Mehta acquièrent une meilleure compréhension du fonctionnement de l’hippocampe au niveau du circuit, c’est-à-dire des fonctions impliquant des réseaux de tens of millions de neurones. Cette connaissance pourrait être une étape importante vers le développement de traitements pour les problems neurologiques tels que la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie et l’épilepsie, qui sont tous liés à un dysfonctionnement de l’hippocampe.
Dans leur dernière étude, publiée dans la revue Character, les scientifiques ont étudié des rats dans un labyrinthe de réalité virtuelle. En observant les activités d’un grand nombre de neurones individuels dans l’hippocampe de chaque animal, les scientifiques ont découvert des réponses dans ces neurones qui ont révélé un mécanisme spécifique de navigation.
“L’hippocampe est l’une des premières régions à être affectée par les maladies basées sur la mémoire comme la maladie d’Alzheimer”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jason Moore, un ancien chercheur postdoctoral de l’UCLA qui est maintenant à l’Université de New York. “Il est donc vital de comprendre sa fonctionnalité, sa flexibilité et ses limites.”
L’étude pourrait aider à expliquer pourquoi les personnes atteintes de lésions de l’hippocampe luttent non seulement avec des tâches dites spatiales, comme retrouver le chemin du domicile ou retrouver un jeu de clés perdu, mais aussi avec des tâches de mémoire, comme se memento de ce qu’elles ont mangé pour le déjeuner ou s’ils prenaient leurs médicaments quotidiens.
L’expérience a utilisé un sort de système de réalité virtuelle qui a été développé dans le laboratoire de Mehta. La technologie est destinée à garder les animaux à l’aise et à éviter de provoquer des étourdissements et d’autres symptômes que d’autres systèmes de réalité virtuelle peuvent déclencher.
Pour l’étude, des rats ont été placés sur un petit tapis roulant à l’intérieur d’une boîte avec des photos d’un labyrinthe projetées sur les parois du conteneur. Les rats ont été encouragés à courir dans le labyrinthe pour trouver leur récompense, une goutte d’eau sucrée. Pour atteindre la récompense, les rats devaient discerner où ils se trouvaient par rapport aux objets virtuels qui les entouraient, où ils devaient aller pour recevoir leurs récompenses et à quelle distance se trouvait la place.
Plusieurs animaux ont été testés au cours de nombreuses classes, permettant aux chercheurs d’observer comment les réponses des neurones ont changé à mesure que les rats apprenaient à naviguer dans le labyrinthe.
Les scientifiques ont observé que les neurones de l’hippocampe encodaient plusieurs areas de l’emplacement de l’animal – où il se trouve dans l’espace, l’angle de son corps par rapport à sa récompense et la distance à laquelle il s’est déplacé le lengthy de son chemin – un phénomène appelé “multiplexage”.
Cette découverte est importante motor vehicle on pensait généralement que les neurones de l’hippocampe ne codent que pour la place.
“Nous avons découvert que dans le labyrinthe virtuel, les neurones transportent très peu d’informations sur la posture du rat”, a déclaré Mehta, professeur de neurologie, de neurobiologie et de physique à l’UCLA. “Au lieu de cela, la plupart des neurones codent pour d’autres aspects de la navigation, tels que la distance parcourue et la path dans laquelle le corps se dirige.”
Les scientifiques ont également observé qu’au fur et à mesure que les rats gagnaient de l’expérience dans le labyrinthe, leurs neurones se « souvenaient » du labyrinthe de manière encore as well as fiable et précise.
Des recherches dans le laboratoire de Mehta et ailleurs au cours des 25 dernières années ont montré que de tels changements dans l’activité des neurones – ou neuroplasticité – se produisent by way of un processus que les neuroscientifiques appellent l’apprentissage hebbien. Ce processus est médié par un neurochimique appelé NMDA, qui est une cible courante pour les médicaments utilisés pour traiter les problems neurologiques.
Mehta a déclaré que les scientifiques de la neuroplasticité observés chez les rats sont probablement dus à l’apprentissage Hebbian à travers des milliards de synapses. Cette summary a été encore prouvée lorsque les chercheurs ont injecté aux animaux des substances pour inhiber leur NMDA, ce qui a altéré leurs performances dans le labyrinthe.
“Remarquablement, la neuroplasticité était bien as well as grande dans l’environnement de réalité virtuelle que dans des labyrinthes additionally simples et réels”, a déclaré Mehta. “En outre, cette neuroplasticité stimulée était liée à la effectiveness.”
Les co-auteurs Jesse Cushman, Lavanya Acharya et Brianna Popeny, tous de l’UCLA, ainsi que plusieurs étudiants de leading cycle de l’UCLA ont également contribué à la recherche.
Dans de futures études, Mehta et ses collègues mèneront des recherches similaires sur des rats et sur des humains souffrant de problems de la mémoire, afin de tester la réalité virtuelle du dépérissement pouvant être utilisée pour un diagnostic précoce et pour évaluer l’efficacité des médicaments.