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NEUROSCIENCES : RECHERCHES

 
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289. NEUROSCIENCES & PSYCHOLOGIE

Les stimuli visuels et flux sanguin cérébral se synchronise

Résumé : Les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode pour surveiller la dynamique des vaisseaux sanguins dans le cerveau de la souris, révélant que les stimuli visuels peuvent synchroniser la vasomotion, améliorant potentiellement la fonction cérébrale. En exposant des souris à un motif spécifique de rayures se déplaçant horizontalement, l’équipe a observé que la vasomotion correspondait à la vitesse du modèle de stimulus et se propageait dans tout le cerveau. Cette synchronisation suggère un mécanisme par lequel le cerveau améliore sa circulation des nutriments et élimine les déchets, stimulant peut-être les capacités cognitives. Les résultats pourraient avoir des implications pour le traitement et la prévention des affections neurologiques.

Faits marquants :

1. Technique de surveillance innovante : L’étude introduit une nouvelle méthode pour observer la dynamique des vaisseaux sanguins à travers le crâne intact ou profondément dans le cerveau à l’aide de fibres optiques.

2. Synchronisation de la vasomotion : Les stimuli visuels peuvent entraîner la vasomotion du cerveau, conduisant à une activité synchronisée des vaisseaux sanguins qui améliore l’apport de nutriments et l’élimination des déchets dans l’ensemble du cerveau.

3. Avantages potentiels pour la santé : Cette vasomotion synchronisée peut améliorer l’apprentissage, aider à la récupération après un AVC et potentiellement retarder les maladies neurodégénératives comme la démence en améliorant l’efficacité métabolique du cerveau.

Source: Université de Tohoku

Par rapport aux ordinateurs, le cerveau peut effectuer des calculs avec un apport énergétique net très faible. Pourtant, notre compréhension de la façon dont le cerveau biologique gère l’énergie est encore incomplète.

 

Ce que l’on sait, cependant, c’est que les cycles de dilatation et de constriction des vaisseaux sanguins, ou vasomotion, se produisent spontanément dans le cerveau, un processus qui contribue probablement à améliorer la circulation des nutriments énergétiques et à éliminer les matières inutiles.

Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Tohoku ont mis au point une méthode qui permet d’observer et de surveiller facilement la dynamique des vaisseaux sanguins dans le cerveau de la souris. Cela peut se faire soit à travers le crâne intact d’une souris, soit profondément dans le cerveau à l’aide d’une fibre optique implantée.

Les résultats ont été détaillés dans la revue eLife le 17 avril 2024.

Puisqu’il a été rapporté que les stimuli sensoriels peuvent provoquer une dilatation des vaisseaux sanguins ou une hyperémie, les chercheurs ont cherché à induire une vasomotion en présentant des stimuli visuels à des souris.

Ce qu’ils ont découvert, c’est que lorsqu’une souris a vu un motif de rayures se déplaçant horizontalement qui changeait de direction toutes les 2 à 3 secondes, cela a provoqué une réaction dans les vaisseaux sanguins de la souris qui correspondait à la vitesse du motif.

Les souris ont été soumises à des séances d’entraînement visuel de 15 minutes entrecoupées de périodes de repos d’une heure 4 fois par jour. Avec un tel entraînement espacé, l’amplitude de la vasomotion synchronisée a progressivement augmenté.

Il est intéressant de noter que la vasomotion induite visuellement n’était pas confinée à la zone du cortex cérébral responsable du traitement de l’information visuelle. En d’autres termes, la vasomotion synchronisée s’est répandue dans tout le cerveau.

« Le mouvement vasculaire synchronisé peut être entraîné avec des stimuli visuels oscillant lentement », explique le professeur Ko Matsui du laboratoire de physiologie cérébrale des super-réseaux de l’Université de Tohoku, qui a dirigé la recherche.

« Une telle amélioration des mécanismes de circulation peut être bénéfique pour la capacité de traitement de l’information du cerveau. »

Bien que l’on sache depuis longtemps que les changements dans les connexions neuronales favorisent l’apprentissage et la mémoire, la plasticité de la vasomotion n’a jamais été décrite auparavant.

Matsui et ses collègues ont découvert qu’un modèle visuel spécifique fait bouger davantage les yeux, et que cette amélioration des mouvements oculaires dépend des changements dans le cervelet du cerveau. Les chercheurs ont également observé que l’activité des vaisseaux sanguins dans le cervelet se synchronisait avec cet apprentissage moteur optocinétique.

Le chercheur principal de l’étude, Daichi Sasaki, pense que la vasomotion synchronisée, qui fournit efficacement de l’oxygène et du glucose, pourrait améliorer les capacités d’apprentissage.

Il déclare : « Notre prochaine étape consiste à explorer les avantages de la synchronisation de la vasomotion. Cela pourrait aider à éliminer les déchets comme la bêta-amyloïde, ce qui pourrait retarder ou prévenir la démence.

« La récupération après un AVC pourrait également bénéficier d’un meilleur approvisionnement en énergie et d’une meilleure élimination des déchets. De plus, la vasomotion synchronisée pourrait même améliorer l’intelligence au-delà de nos capacités naturelles.

 

À propos de cette actualité de la recherche sur la cognition et les neurosciences

Auteur: Relations publiques

Source: Université de Tohoku

Contact:Relations publiques – Image de l’Université de Tohoku :L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale :Libre accès.

"Entraînement de vasomotion plastique" par Daichi Sasaki et al. eLife

 

Abstrait

Entraînement de vasomotion plastique

La présence d’une synchronisation globale de la vasomotion induite par des stimuli visuels oscillants a été identifiée dans le cerveau de la souris.

L’autofluorescence endogène a été utilisée et l’ombre du vaisseau a été quantifiée pour évaluer l’amplitude de la vasomotion verrouillée en fréquence.

Cette méthode permet de quantifier facilement la vasomotion chez les souris sauvages non transgéniques en utilisant soit la microscopie macro-zoom à grand champ, soit la photométrie par fibre cérébrale profonde.

Des bandes verticales oscillant horizontalement à une fréquence temporelle basse (0,25 Hz) ont été présentées à la souris éveillée, et une vasomotion oscillatoire verrouillée à la fréquence temporelle de la stimulation visuelle a été induite non seulement dans le cortex visuel primaire, mais sur une large surface du cortex et du cervelet.

La vasomotion induite visuellement s’est adaptée à un large éventail de paramètres de stimulation. Des essais répétés des présentations de stimuli visuel ont abouti à l’entraînement plastique de la vasomotion.

Les stimuli visuels oscillant horizontalement sont connus pour induire une réponse optocinétique horizontale (HOKR). L’amplitude du mouvement oculaire est connue pour augmenter avec des séances d’entraînement répétées, et la région floculus du cervelet est connue pour être essentielle à cet apprentissage.

Ici, nous montrons une forte corrélation entre le gain de performance moyen de HOKR et l’amplitude de l’entraînement de la vasomotion dans le floculus cérébelleux. Par conséquent, la plasticité de la vasomotion et des circuits neuronaux semblait se produire en parallèle.

L’apport efficace d’énergie par la vasomotion entraînée peut contribuer à répondre à la demande d’énergie pour une activité neuronale coordonnée accrue et la réorganisation ultérieure des circuits neuronaux.

 

Mai 2024

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