En passant par le cerveau, les neuromodulateurs « permettent de régir l’excitabilité d’une grande région du cerveau plus ou moins de la même manière ou en même temps », a-t-il déclaré. Eva Marderun neuroscientifique à l’Université Brandeis largement reconnu pour ses études pionnières sur les neuromodulateurs à la fin des années 1980. « En gros, vous créez un lavage de cerveau local ou un lavage de cerveau plus étendu qui modifie simultanément l’état de nombreux réseaux. »

Les effets puissants des neuromodulateurs signifient que des niveaux anormaux de ces produits chimiques peuvent entraîner de nombreuses maladies humaines et troubles de l’humeur. Mais dans leurs niveaux optimaux, les neuromodulateurs sont comme des marionnettistes secrets tirant des ficelles dans le cerveau, façonnant sans cesse des circuits et modifiant les schémas d’activité en fonction de ce qui est le plus adaptable pour le corps, à chaque instant.

« Le système neuromodulateur [is] le tour le plus brillant que vous puissiez imaginer », a-t-il déclaré. Mac brille, neurobiologiste à l’Université de Sydney. « Parce que ce que vous faites envoie un signal très, très diffus… mais les effets sont précis. »

Changement d’états cérébraux

Ces dernières années, une explosion d’avancées technologiques a ouvert la voie aux neuroscientifiques pour aller au-delà des études sur les neuromodulateurs dans de petits circuits vers des études qui examinent l’ensemble du cerveau en temps réel. Ils ont été rendus possibles par une nouvelle génération de capteurs qui modifient les récepteurs métabotropiques neuronaux, les faisant s’activer lorsqu’un neuromodulateur spécifique se pose sur eux.

Le chercheur Yulong Li de l’Université de Pékin à Pékin a développé une série de capteurs qui font avancer les études sur les neuromodulateurs et leurs effets.Photographie : Tianjun Zhao

le laboratoire de yulong li à l’Université de Pékin à Pékin a développé plusieurs de ces capteurs, à commencer par le premier capteur pour le neuromodulateur acétylcholine dans 2018. Le travail de l’équipe consiste à « tirer parti de la conception de la nature » et à tirer parti du fait que ces récepteurs ont déjà évolué pour détecter de manière experte ces molécules, a déclaré Li.

Jessica Cardinun neuroscientifique de l’Université de Yale, appelle les études récentes utilisant ces capteurs « la pointe de l’iceberg, où il y aura une énorme vague de personnes utilisant tous ces outils ».

en un papier publié en 2020 sur le serveur de préimpression bioarxiv.org, Cardin et ses collègues sont devenus les premiers à utiliser le capteur Li pour mesurer l’acétylcholine dans tout le cortex chez la souris. En tant que neuromodulateur, l’acétylcholine régule l’attention et modifie les états cérébraux liés à l’éveil. Il était largement admis que l’acétylcholine augmentait toujours la vigilance en rendant les neurones plus indépendants de l’activité de leurs circuits. L’équipe de Cardin a découvert que cela était vrai dans de petits circuits avec seulement des centaines ou des milliers de neurones. Mais dans les réseaux avec des milliards de neurones, c’est le contraire qui est vrai : des niveaux plus élevés d’acétylcholine entraînent une plus grande synchronisation des schémas d’activité. Cependant, le degré de synchronisation dépend également de la région du cerveau et du niveau d’excitation, ce qui montre que l’acétylcholine n’a pas d’effets uniformes partout.

Autre étude Publié dans biologie actuelle En novembre dernier, les notions de longue date sur le neuromodulateur norépinéphrine ont également été bouleversées. La noradrénaline fait partie d’un système de surveillance qui nous avertit des situations dangereuses soudaines. Mais depuis les années 1970, on pense que la noradrénaline n’intervient pas dans ce système lors de certaines phases du sommeil. Dans la nouvelle étude, Anita Luthi en la Universidad de Lausana en Suiza y sus colegas utilizaron el nuevo sensor de norepinefrina de Li y otras técnicas para mostrar por primera vez que la norepinefrina no se apaga durante todas las etapas del sueño y, de hecho, juega un papel en despertar al animal si c’est nécessaire.

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