20 avril 2006
La Jolla, Californie - Des chercheurs du Salk Institute for Biological Studies ont découvert un circuit neuronal susceptible de jouer un rôle important dans la perception visuelle d'objets en mouvement. Leur découverte, publiée dans le numéro d'avril de la revue Neuron, oblige les neurobiologistes à repenser les voies neuronales sur lesquelles notre cerveau s'appuie pour détecter les mouvements.
On a longtemps supposé que les informations sensorielles sur la couleur et les détails fins étaient relativement sans importance pour la perception des objets en mouvement. Principalement parce que les voies neuronales du cerveau transportant des informations sur les couleurs et les détails fins semblaient être complètement séparées des zones du cerveau précédemment associées au traitement du mouvement.
Dans une étude anatomique élégante, les co-auteurs principaux Jonathan J. Nassi et David C. Lyon, travaillant dans le laboratoire d'Ed Callaway, montrent maintenant qu'un chemin neuronal transportant la couleur et les détails fins se connecte aux zones de traitement du mouvement du cortex (la zone externe). couche du cerveau), et cette information aide très probablement le cerveau à détecter les objets en mouvement.
"Il existe de nombreux types d'indices différents dans l'environnement visuel qui peuvent être utilisés pour détecter un mouvement – essentiellement tout ce qui bouge", explique Edward M. Callaway, Ph.D., auteur principal de l’étude et professeur au laboratoire de neurobiologie des systèmes. « Nous avons posé la question suivante : « Le traitement du mouvement tire-t-il parti de toute la gamme des signaux possibles ? » "
Cette étude démontre, pour la première fois, que oui.
Nos yeux captent l'environnement visuel et décomposent les images entrantes en trois composants principaux : la couleur, la position et la luminosité. Ces éléments d'information sont acheminés de l'œil vers le cerveau par des voies distinctes et spécialisées. La voie parvocellulaire (P) transporte des informations sur la couleur et les détails spatiaux fins. La voie magnocellulaire (M), en revanche, est daltonienne et a une faible résolution spatiale ; au lieu de cela, il est sensible aux faibles contrastes et aux changements rapides. Le cortex visuel utilise les informations de ces voies pour calculer des détails supplémentaires sur le mouvement, la forme et la couleur.
Jusqu'à présent, on pensait que seule la voie M était connectée à la zone de traitement du mouvement cortical appelée MT. En effet, les voies M et P restent séparées lorsqu'elles s'étendent à travers le cerveau jusqu'au cortex visuel primaire (V1). Et les cellules de V1 qui fournissent une entrée à MT semblaient recevoir une entrée uniquement de la voie M. Les nouveaux résultats montrent que ces cellules reçoivent également une entrée de la voie P.
Callaway et ses collègues ont utilisé un système basé sur le virus de la rage, dont les propriétés infectieuses uniques leur ont permis de tracer les circuits neuronaux en sens inverse, de MT aux cellules M et P distinctes qui se connectent à V1. Cette technique, connue sous le nom de traçage trans-synaptique, a montré que les voies M et P fusionnent avant ils entrent dans la zone MT, sur une population spécialisée de neurones dans une zone de V1 connue sous le nom de couche 6. Ces neurones de couche 6, à leur tour, se connectent directement aux neurones de la région MT, transportant le signal M et P fusionné pour un traitement ultérieur. .
Comme l'a dit Nassi, étudiant diplômé et co-premier auteur : « Nous sommes vraiment pionniers dans l'utilisation du traçage viral trans-synaptique pour étudier le système visuel. Déjà, avec notre première étude et nos premières expériences, nous devons repenser la façon dont le système visuel est câblé."
Une partie de la raison pour laquelle les scientifiques ont négligé ce circuit est que la voie M est connue pour être plus sensible aux changements rapides. Historiquement, selon Callaway, « les gens avaient tendance à penser à la détection des changements de mouvement rapides. Mais nous devons également détecter le mouvement des objets qui se déplacent plus lentement. L'ajout de la voie P au système de mouvement nous aide à voir le mouvement des objets qui se déplacent plus lentement. des choses pour lesquelles la voie M est aveugle.
Un exemple où la voie P serait importante pour la détection de mouvement est un lézard coloré se déplaçant lentement camouflé sur un fond de sable. Alors que la voie M serait aveugle au lézard, la voie P détecterait sa couleur, ses détails fins et son mouvement lent.
Le Salk Institute for Biological Studies de La Jolla, en Californie, est une organisation indépendante à but non lucratif dédiée aux découvertes fondamentales dans les sciences de la vie, à l'amélioration de la santé humaine et à la formation des futures générations de chercheurs. Jonas Salk, MD, dont le vaccin contre la poliomyélite a pratiquement éradiqué la poliomyélite, une maladie invalidante en 1955, a ouvert l'Institut en 1965 grâce à un don de terrain de la ville de San Diego et au soutien financier de la Marche des dix sous.
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