Des synapses plus grandes, des signaux plus forts
Les cellules nerveuses communiquent entre elles via les synapses. Leur performance, ainsi que celle de l'ensemble du cortex cérébral, devrait être bien plus élevée que ce que l'on pensait jusqu'à présent, comme le montrent des neuroscientifiques de l'Université de Zurich et de l'ETH Zurich.
Dans les cellules nerveuses du cortex cérébral, le néocortex, l'être humain traite les impressions sensorielles, stocke les souvenirs, donne des ordres aux muscles et planifie l'avenir. Ces processus de calcul sont possibles parce que chaque cellule nerveuse est un mini-ordinateur extrêmement complexe, qui est à son tour en contact avec environ 10 000 autres neurones. La communication se fait par des points de contact spéciaux : les synapses.
Plus la synapse est grande, plus le signal est puissant
Les chercheurs de l'équipe de Kevan Martin de l'Institut de neuroinformatique de l'Université de Zurich (UZH) et de l'ETH Zurich montrent désormais pour la première fois que la taille des synapses détermine la force de leur transmission d'informations. "Des synapses plus grandes entra?nent des impulsions électriques plus fortes. Avec cette découverte, nous comblons une lacune centrale dans les connaissances en neurobiologie", explique Martin.
La connaissance de ce lien peut également être utilisée pour estimer, à partir de la taille mesurée des synapses, l'intensité de la transmission des informations. "Cela permettra à l'avenir de cartographier précisément les circuits du cortex cérébral à l'aide de la microscopie électronique, puis de simuler et d'interpréter leur flux d'informations sur ordinateur", explique l'auteur principal Gregor Schuhknecht, ancien doctorant de l'équipe de Kevan Martin. Ces travaux permettent de mieux comprendre comment le cerveau fonctionne normalement et comment des "défauts de c?blage" peuvent conduire à des troubles du développement neurologique.
Plus de puissance de calcul et de mémoire qu'on ne le pensait
L'équipe a en outre pu clarifier une autre question centrale de la neurobiologie. Contrairement à ce que l'on pensait jusqu'à présent, les synapses du cortex cérébral libèrent simultanément plusieurs vésicules contenant des substances messagères par processus d'activation. "Les synapses sont donc plus complexes et peuvent réguler l'intensité de leur signal de manière plus dynamique qu'on ne le pensait jusqu'à présent. La puissance de calcul et la capacité de stockage de l'ensemble du cortex cérébral sont très probablement bien plus importantes que ce que l'on pensait jusqu'à présent", explique Kevan Martin.
Cette annonce est une version abrégée d'un communiqué de presse de l'Université de Zurich. Lire le communiqué original page externeici.
Référence bibliographique
Holler S, K?stinger G, Martin KAC, Schuhknecht, GFP, Stratford, KJ. Structure et fonction d'une synapse néocorticale. Nature, 13 janvier 2021. DOI : page externe10.1038/s41586-020-03134-2.