DÉVELOPPEMENT : Et si les tout premiers réseaux dans le cerveau naissaient de manière spontanée?

Les scientifiques de l’Institut des neurosciences Max Planck Florida, avec leurs collègues du Frankfurt Institute for Advanced Studies, de la Goethe University of Frankfurt et de l’Université du Minnesota décryptent le cortex visuel du furet, un système animal modèle idéal pour explorer le développement précoce des réseaux dans le cortex. Ceux-ci sont composés de milliers de neurones et sont répartis sur des millimètres seulement de surface corticale. Dans le cortex visuel, l'activité de réseau code des caractéristiques spécifiques de la scène visuelle, telles que l'orientation des limites et la direction du mouvement de l'objet. En utilisant des techniques d’imagerie avancées, les scientifiques ont pu visualiser avec une résolution sans précédent des modèles d’activités neuronales spontanées, c’est-à-dire des modèles d’activité qui se produisent en l’absence de stimulation visuelle. Dans ces modèles d'activité spontanée chez les animaux matures, des populations distantes de neurones s’avèrent fortement connectés entre elles, au point que l'activité de petites populations de neurones peut permettre de prédire de manière fiable des modèles d'activité de réseau de plus longue portée. Et ces derniers modèles s’avèrent correspondre aux modèles d’activité induits par la stimulation visuelle, dans le cerveau mature.

Une correspondance remarquable entre modèles de réseaux spontanés et modèles de réseaux induits visuellement :  cette coïncidence est évidemment surprenante et les scientifiques s'attendaient à des différences frappantes. Mais en examinant l'état des modèles d'activité spontanée avant l'ouverture des yeux, ils découvrent des réseaux d'activité spontanée qui s'étendent sur des distances comparables à ceux observés dans le cerveau mature. A l’aide de modèles informatiques, les chercheurs réalisent et démontrent que les réseaux précoces de courte portée sont à la source des réseaux à longue portée dans le cortex en développement précoce.

Des connexions locales créent un échafaudage pour une activité réseau plus étendue dans le cortex : l'activité médiée par les connexions locales guide en quelque sorte la formation ultérieure de connexions de réseau à longue portée.

Penser global, agir local : les circuits corticaux en développement agissent ainsi localement pour produire des effets globaux.

D’autres recherches sont en cours pour mieux cerner les mécanismes de plasticité qui permettent le développement de connexions longue distance sur la base des modèles d'activité des connexions corticales locales.