Un mystérieux signal détecté dans le cerveau

En début 2020, une équipe de chercheurs venant d’universités allemandes et grecques a découvert une forme unique de messagerie cellulaire. Plus précisément, ils ont constaté un mécanisme dans les cellules corticales externes du cerveau qui produit à lui seul un nouveau signal gradué. Ce signal fournirait aux neurones individuels un autre moyen d’exécuter leurs fonctions logiques.

Cette découverte pourrait indiquer que notre cerveau est peut-être constitué d’unités de calcul plus puissantes que nous ne le pensions auparavant. Les neurologues ont mesuré l’activité électrique dans des sections de tissus prélevés lors d’une intervention chirurgicale sur les patients épileptiques et ont analysé leur structure à l’aide d’une microscopie à fluorescence.

Une photo représentant un neurone
Crédits Colin Behrens – Pixabay

Ils ont découvert que des cellules individuelles du cortex peuvent utiliser à la fois les ions sodium habituels mais aussi le calcium pour véhiculer des messages.

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Il existe une similitude entre le cerveau humain et les ordinateurs

Cette combinaison aurait déclenché des vagues de tension jamais vues auparavant appelées dCaAP ou potentiels d’action dendritique médiés par le calcium. D’une manière générale, les cerveaux humains sont souvent comparés à des ordinateurs. Les deux utilisent la puissance d’une tension électrique pour effectuer diverses opérations.

Pour les ordinateurs, cela se présente sous la forme d’un flux assez simple d’électrons à travers des intersections dénommées « transistors ». Pour ce qui est des neurones, le signal se présente sous la forme d’une onde de canaux d’ouverture et de fermeture qui échangent des particules chargées comme le sodium, le chlorure et le potassium.

Cette impulsion de flux d’ions est ce qu’on appelle un potentiel d’action. Au lieu des « transistors », les neurones gèrent ces messages chimiquement au bout de branches appelées « dendrites ».

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Les chercheurs ont découvert trois formes de communication

D’après le neuroscientifique Matthew Larkum de l’Université Humboldt, « les dendrites sont essentielles à la compréhension du cerveau car elles sont au cœur de ce qui détermine la puissance de calcul des neurones uniques ». Les dendrites seraient comme des feux de circulation de notre système nerveux. Le potentiel d’action peut alors être transmis à d’autres nerfs qui à leur tour, peuvent bloquer ou transmettre un message.

En principe, les ondulations de tension peuvent être communiquées sous deux formes : d’une part, un message « et » si x et y sont déclenchés et un message « ou » si x ou y est déclenché. Il existerait également des neurones individuels qui peuvent agir comme des intersections « xor » ou des intersections OU « exclusives ».

Jusqu’ici, les chercheurs pensaient que l’opération XOR nécessitait une solution de réseau. Mais désormais, les scientifiques ont écrit dans la revue Science que nos propres cellules individuelles pourraient encore avoir quelques astuces pour conduire à de nouvelles façons de mettre en réseau des transistors.

Mots-clés neurologie