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Quels sont les plus petits neurones jamais identifiés ?

Quels sont les plus petits neurones jamais identifiés ?

Quels sont les plus petits neurones jamais mesurés ? Je suis content de tous les superlatifs, tels que les axones ou les dendrites les plus fins, les plus petits somas, etc. Merci :)


Comment nous étudions le cerveau

Le cerveau est difficile à étudier car il est logé à l'intérieur de l'os épais du crâne. De plus, il est difficile d'accéder au cerveau sans blesser ou tuer le propriétaire du cerveau. En conséquence, bon nombre des premières études sur le cerveau (et c'est encore vrai aujourd'hui) se sont concentrées sur des personnes malheureuses qui ont subi des dommages dans une zone particulière de leur cerveau. Par exemple, dans les années 1880, un chirurgien du nom de Paul Broca a pratiqué une autopsie sur un ancien patient qui avait perdu la parole. En examinant le cerveau de son patient, Broca a identifié une zone endommagée et maintenant appelée le &ldquoZone Broca&rsquos&rdquo&mdashon le côté gauche du cerveau (voir Figure 1.4.9) (AAAS, 1880). Au fil des ans, un certain nombre de chercheurs ont pu mieux comprendre le fonctionnement de régions spécifiques du cerveau chez ces types de patients.

Figure 1.4.9 : Aire de Broca [Image : Charlyzon, goo.gl/1frq7d, CC BY-SA 3.0, goo.gl/uhHola]

Une alternative à l'examen du cerveau ou des comportements des humains présentant des lésions cérébrales ou des lésions chirurgicales peut être trouvée dans le cas des animaux. Certains chercheurs examinent le cerveau d'autres animaux tels que les rats, les chiens et les singes. Bien que les cerveaux des animaux diffèrent des cerveaux humains à la fois par leur taille et leur structure, il existe également de nombreuses similitudes. L'utilisation d'animaux pour l'étude peut fournir des informations importantes sur le fonctionnement du cerveau humain.

Dans les temps modernes, cependant, nous n'avons pas à nous fier exclusivement à l'étude des personnes atteintes de lésions cérébrales. Les progrès technologiques ont conduit à des techniques d'imagerie de plus en plus sophistiquées. Tout comme la technologie des rayons X nous permet de scruter l'intérieur du corps, les techniques de neuroimagerie nous permettent d'avoir un aperçu du fonctionnement du cerveau (Raichle, 1994). Chaque type d'imagerie utilise une technique différente et chacun a ses propres avantages et inconvénients.

Figure 1.4.10 : Ci-dessus : Un PET scan - Ci-dessous : Un scan IRMf [Image : Erik1980, goo.gl/YWZLji, CC BY-SA 3.0, https://goo.gl/X3i0tq)

Tomographie par émission de positons (TEP) enregistre l'activité métabolique dans le cerveau en détectant la quantité de substances radioactives injectées dans la circulation sanguine d'une personne que le cerveau consomme. Cette technique nous permet de voir à quel point un individu utilise une partie particulière du cerveau au repos ou n'effectuant pas une tâche. Une autre technique, connue sous le nom de Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) repose sur la circulation sanguine. Cette méthode mesure les changements dans les niveaux d'oxygène naturel dans le sang. Lorsqu'une région du cerveau devient active, elle a besoin de plus d'oxygène. Cette technique mesure l'activité cérébrale en fonction de cette augmentation du niveau d'oxygène. Cela signifie que l'IRMf ne nécessite pas l'injection d'une substance étrangère dans le corps. Les scans TEP et IRMf ont tous deux une mauvaise résolution temporelle , ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas nous dire exactement quand l'activité cérébrale s'est produite. C'est parce qu'il faut plusieurs secondes pour que le sang arrive à une partie du cerveau travaillant sur une tâche.

Une technique d'imagerie qui a une meilleure résolution temporelle est Électroencéphalographie (EEG), qui mesure l'activité électrique du cerveau au lieu du flux sanguin. Des électrodes sont placées sur le cuir chevelu des participants et elles détectent presque instantanément l'activité électrique. Étant donné que cette activité pourrait provenir de n'importe quelle partie du cerveau, l'EEG est connu pour avoir une mauvaise résolution spatiale, ce qui signifie qu'il n'est pas exact en ce qui concerne l'emplacement spécifique.

Une autre technique, connue sous le nom de Imagerie optique diffuse (DOI) peut offrir une résolution temporelle et spatiale élevée. Le DOI fonctionne en projetant une lumière infrarouge dans le cerveau. Il peut sembler étrange que la lumière puisse traverser la tête et le cerveau. Les propriétés de la lumière changent lorsqu'elles traversent le sang oxygéné et les neurones actifs. En conséquence, les chercheurs peuvent faire des déductions concernant où et quand l'activité cérébrale se produit.


L'avenir des neurosciences

1. Projet Connectome Humain

Neuf institutions américaines sont impliquées dans ce projet de 38,5 millions de dollars pour cartographier le cerveau humain. L'objectif est d'élucider "les voies neuronales qui sous-tendent le fonctionnement et le comportement du cerveau". Le projet utilise une technique innovante appelée IRM de diffusion qui mesure le mouvement des molécules d'eau pour cartographier les voies entre les neurones du cerveau. Il cartographie 1 200 adultes en bonne santé, dont de nombreux jumeaux. L'analyse de leurs connectomes et de leurs données génétiques devrait montrer les contributions des gènes et de l'environnement au câblage du cerveau. Selon l'un des principaux enquêteurs, Van J Wedeen, "notre objectif est de voir des choses qui n'ont jamais été vues auparavant".

2. Projet Bigbrain

Des chercheurs de l'Institut neurologique de Montréal et de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf ont créé le modèle numérique 3D de la plus haute résolution du cerveau humain. Les IRM ne montrent que des détails jusqu'à environ un millimètre, mais les analyses BigBrain résolvent jusqu'à 20 microns – l'épaisseur des 7 400 tranches du cerveau d'une femme de 65 ans qui avaient été conservées dans de la paraffine. Les tranches ont été numérisées par ordinateur et reconstruites en un modèle 3D. Le projet fait partie du projet Human Brain de 500 millions d'euros financé par l'UE.

3. Nanotechnologie du cerveau

L'objectif est de construire des circuits qui imitent les fonctions cérébrales – ouvrant la possibilité de prothèses cérébrales ou même de cerveaux synthétiques. Une grande attention est portée sur la fabrication de nanotubes de carbone - qui peuvent transmettre des signaux électriques à une vitesse 10 fois supérieure à celle des puces de silicium.

4. Optogénétique

Cette technique combine l'optique et la génétique pour contrôler les neurones. Des gènes sont insérés qui répondent à la lumière, puis les cellules hôtes peuvent être contrôlées via des fibres optiques. Un scientifique de premier plan dans ce domaine est Ed Boyden du MIT, qui a restauré la vision chez des souris aveugles. Des scientifiques du Deisseroth Lab de l'Université de Stanford ont adapté le cerveau de rats pour répondre à la lumière colorée, leur permettant de contrôler les mouvements des rats. On espère que ces thérapies auront le potentiel de traiter la cécité, la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson chez l'homme.


Sommaire

La glie et les neurones sont les deux types de cellules qui composent le système nerveux. Alors que la glie joue généralement des rôles de soutien, la communication entre les neurones est fondamentale pour toutes les fonctions associées au système nerveux. La communication neuronale est rendue possible par les structures spécialisées du neurone. Le soma contient le noyau cellulaire et les dendrites s'étendent du soma en branches arborescentes. L'axone est une autre extension majeure du corps cellulaire. Les axones sont souvent recouverts d'une gaine de myéline, ce qui augmente la vitesse de transmission des impulsions neurales. Au bout de l'axone se trouvent des boutons terminaux qui contiennent des vésicules synaptiques remplies de neurotransmetteurs.

La communication neuronale est un événement électrochimique. Les dendrites contiennent des récepteurs pour les neurotransmetteurs libérés par les neurones voisins. Si les signaux reçus d'autres neurones sont suffisamment forts, un potentiel d'action se déplacera le long de l'axone jusqu'aux boutons terminaux, entraînant la libération de neurotransmetteurs dans la synapse. Les potentiels d'action fonctionnent sur le principe du tout ou rien et impliquent le mouvement de Na + et K + à travers la membrane neuronale.

Différents neurotransmetteurs sont associés à différentes fonctions. Souvent, les troubles psychologiques impliquent des déséquilibres dans un système de neurotransmetteurs donné. Par conséquent, des médicaments psychotropes sont prescrits pour tenter de rééquilibrer les neurotransmetteurs. Les médicaments peuvent agir soit comme agonistes, soit comme antagonistes pour un système de neurotransmetteur donné.


Des chercheurs découvrent le plus petit génome cellulaire

La plus petite collection de gènes jamais trouvée pour un organisme cellulaire provient de minuscules bactéries symbiotiques qui vivent à l'intérieur de cellules spéciales à l'intérieur d'un petit insecte.

La bactérie Carsonella ruddii possède le moins de gènes de toutes les cellules. Le génome nouvellement séquencé de la bactérie, l'ensemble complet d'ADN de l'organisme, ne représente qu'un tiers de la taille du « plus petit » génome cellulaire précédemment rapporté.

"C'est le plus petit génome - pas de loin mais de loin", a déclaré la co-auteur Nancy A. Moran, professeur d'écologie et de biologie évolutive à l'UA Regents et membre de la National Academy of Sciences. "C'est très surprenant. C'est incroyable, vraiment. Nous n'aurions pas prédit une si petite taille. On pense qu'il faut plus de gènes pour qu'une cellule fonctionne."

Carsonella ruddii ne possède que 159 662 paires de bases d'ADN, ce qui se traduit par seulement 182 gènes codant pour des protéines, rapporte une équipe de scientifiques de l'Université de l'Arizona à Tucson et du Japon.

La découverte fournit de nouvelles informations sur l'évolution bactérienne, écrivent les scientifiques dans le numéro du 13 octobre de la revue Science.

Atsushi Nakabachi, associé de recherche postdoctoral au département d'écologie et de biologie évolutive de l'UA et scientifique invité au RIKEN à Wako, au Japon, est le premier auteur du rapport de recherche "Le génome de 160 kilobases de l'endosymbionte bactérien Carsonella". La recherche a été menée dans le laboratoire de l'auteur principal Masahira Hattori au Japon et dans le laboratoire de Moran à l'UA.

Une liste complète des auteurs se trouve au bas de ce communiqué. Le ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie du Japon a financé les travaux.

De nombreux insectes se nourrissent de la sève des plantes, un régime pauvre en nutriments. Pour obtenir une alimentation équilibrée, certains mangeurs de sève s'appuient sur des bactéries résidentes. Les bactéries fabriquent des nutriments essentiels, en particulier des acides aminés, et partagent les avantages avec leurs hôtes.

Dans de nombreuses associations de ce type, les bactéries vivent dans les cellules de l'insecte et ne peuvent pas survivre par elles-mêmes. Souvent, l'insecte hôte ne peut pas survivre sans ses bactéries, appelées endosymbiotes.

La relation entre certains insectes et leurs endosymbiotes est si étroite et si ancienne que les insectes abritent leurs bactéries résidentes dans des cellules spéciales appelées bactériocytes au sein de structures spécialisées appelées bactériomes.

L'étude des génomes de ces endosymbiotes peut fournir des indices sur la façon dont les capacités métaboliques des micro-organismes contribuent à la fois à leurs hôtes et aux communautés biologiques.

Le génome d'un organisme, son complément complet d'ADN, fournit les instructions de fonctionnement pour tout ce que l'organisme doit faire pour survivre et se reproduire.

Les bactéries endosymbiotiques vivent dans un monde extrêmement protégé et ont un mode de vie épuré, elles ont donc besoin d'un ensemble d'instructions plus simple. Bon nombre des voies métaboliques que maintiennent les bactéries libres ont été perdues après tant de générations de vie chez les insectes.

Nakabachi et Hattori se sont intéressés au séquençage du génome de la bactérie Carsonella.

Moran avait déjà effectué des travaux sur le génome de Carsonella et avait trouvé que sa composition d'ADN et son évolution étaient inhabituelles. Elle a suggéré à l'équipe de poursuivre la Carsonella qui vivait à l'intérieur d'un insecte psylle de l'Arizona appelé Pachypsylla venusta. L'insecte ne possède qu'une seule espèce de bactéries endosymbiotiques, ce qui simplifierait l'analyse génomique.

Les chercheurs ont collecté des psylles Pachypsylla venusta sur des micocouliers (Celtis reticulata) sur le campus de l'UA et autour de Tucson. L'équipe a extrait l'ADN de Carsonella et l'a séquencé.

Même si les endosymbiotes ont besoin de moins d'instructions opératoires pour survivre, le génome si petit de la bactérie était une surprise.

"Il a perdu des gènes considérés comme absolument nécessaires. Essayer de l'expliquer aidera probablement à révéler comment les cellules peuvent fonctionner", a déclaré Moran, membre de l'Institut BIO5 de l'UA.

Les scientifiques supposent que dans le passé évolutif de la bactérie, certains de ses gènes ont été transférés dans le génome de l'insecte, permettant à l'insecte de fabriquer certains des métabolites dont la bactérie avait besoin. Une fois que l'insecte a assumé ces responsabilités et fourni à la bactérie ces métabolites, la bactérie a perdu ces gènes.

Les cellules animales et végétales ont à l'intérieur des structures spécialisées appelées organites qui sont dérivées de bactéries symbiotiques qui se sont incorporées dans la cellule au cours de l'évolution.

Le génome dépouillé de Carsonella peut indiquer qu'il est en passe de devenir un organite, écrivent les chercheurs dans leur article.

Les auteurs de l'article sont : Atsushi Nakabachi de l'UA et RIKEN Helen E. Dunbar et Nancy A. Moran de l'UA Atsushi Yamashita et Hidehiro Toh de l'Université Kitasato à Sagamihara, Japon Hajime Ishikawa de l'Université de l'Air à Mihama, Japon et Masahira Hattori de l'Université de Tokyo à Kashiwa, Japon et RIKEN Genomic Sciences Center à Yokohama, Japon.

Source de l'histoire :

Matériel fourni par Université de l'Arizona. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


Contenu

Les neurones sont les cellules qui transmettent des informations dans le système nerveux d'un animal afin qu'il puisse détecter les stimuli de son environnement et se comporter en conséquence. Tous les animaux n'ont pas de neurones Trichoplax et les éponges manquent complètement de cellules nerveuses.

Les neurones peuvent être emballés pour former des structures telles que le cerveau des vertébrés ou les ganglions neuronaux des insectes.

Le nombre de neurones et leur abondance relative dans différentes parties du cerveau est un déterminant de la fonction neuronale et, par conséquent, du comportement.

Tous les nombres de neurones (sauf Caenorhabditis et Ciona) et tous les nombres de synapses (sauf Ciona) sont des estimations.

Le cortex cérébral est une structure d'un intérêt particulier à l'intersection entre la neuroanatomie comparée et la psychologie cognitive comparée. Historiquement, on avait supposé que puisque seuls les mammifères possédaient un cortex cérébral, eux seuls bénéficiaient des fonctions de traitement de l'information qui lui sont associées, notamment la conscience et la pensée. [57] On sait maintenant que les reptiles non aviaires possèdent également un cortex cérébral et que les oiseaux ont un équivalent fonctionnel appelé dorsale ventriculaire ridge (DVR), qui apparaît en fait comme une modification postérieure au cortex reptilien. Une compréhension moderne de la neuroanatomie comparative suggère maintenant que pour tous les vertébrés, le pallium correspond à peu près à cette structure sensori-associative générale. [58] Il est également largement admis que les arthropodes et les vers étroitement apparentés ont une structure équivalente, les corps pédonculés, plus communément appelés corps de champignon. En fait, cette structure chez les invertébrés et le pallium chez les vertébrés peuvent avoir une origine évolutive commune à partir d'un ancêtre commun. [59]

Compte tenu de la fonction apparente de la structure sensori-associative, il a été suggéré que le nombre total de neurones dans le pallium ou ses équivalents peut être le meilleur prédicteur de l'intelligence lors de la comparaison des espèces, étant plus représentatif que la masse ou le volume cérébral total, le cerveau. rapport de masse corporelle ou quotient d'encéphalisation (QE). [1] On peut donc raisonnablement supposer que le nombre total de neurones dans la structure sensori-associative correspondante d'un animal est fortement lié à son degré de conscience, à l'étendue et à la variété de ses expériences subjectives et à son intelligence. [1]

Les méthodes utilisées pour arriver aux chiffres de cette liste incluent le nombre de neurones par fractionnement isotrope, fractionneur optique ou estimation basée sur les corrélations observées entre le nombre de neurones corticaux et la masse cérébrale au sein de taxons étroitement liés. Le fractionnement isotrope est souvent considéré comme plus simple et fiable que le fractionnement optique, qui peut entraîner à la fois des surestimations et des sous-estimations. [60] L'estimation basée sur la masse cérébrale et le taxon doit être considérée comme la méthode la moins fiable.


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