arbre du vivant

L'existence de caractéristiques communes dans les différentes formes de vie indique une certaine relation entre les différents organismes, et selon le concept d'évolution, ces relations découlent du fait que les organismes supérieurs ont progressivement évolué à partir des organismes plus simples au cours de millions d'années. Le concept d'évolution postule que les organismes vivants ont des caractéristiques communes est un puissant support pour le concept d'évolution. La présence du même mécanisme de production d'énergie dans toutes les formes de vie suggère deux autres inférences, premièrement que le mécanisme de production d'énergie est apparu très tôt dans le processus évolutionnaire, et deuxièmement, que la vie, sous ses formes actuelles, ne s'est produite qu'une seule fois.

Auteur: Krebs Hans Adolf

Info: Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1942–1962. Nobel lecture for award received in 1953. The Citric Acid Cycle (p. 409) Elsevier Publishing Company. Amsterdam, Netherlands. 1964

[ source unique ] [ convergences ] [ analogies ]

inspiration

La nuit précédant le dimanche de Pâques de cette année-là (1920), je me réveillai, allumai et griffonnai quelques notes sur une petite feuille de papier fin. Puis je me rendormis. À six heures, le lendemain matin, je me souvins que, pendant la nuit, j’avais écrit quelque chose d’important, mais je ne pus déchiffrer mon gribouillage. La nuit suivante, à trois heures, l’idée revint. C’était le protocole d’une expérience pour déterminer si oui ou non l’hypothèse d’une transmission chimique, que j’avais émise dix-sept ans auparavant, était juste. Je me levai sur-le-champ, me rendis au laboratoire et fis une expérience simple sur le coeur d’une grenouille, selon le plan nocturne. [...] Les résultats obtenus devinrent le fondement de la théorie de la transmission chimique de l’impulsion nerveuse.

Auteur: Loewi Otto

Info: “An Autobiographical Sketch, ”Perspective in Biology and Medicine (Autumn 1960).

[ rêve ] [ songe ] [ découverte ] [ maturation ] [ eurêka ]

sotériologie

En prononçant les parles de la consécration, le prêtre détermine la transsubstantiation et libère, par-là, les créatures que sont le pain et le vin de leur état d’éléments imparfaits. Cette conception n’est absolument pas chrétienne ; elle est alchimique. Alors que le catholique souligne la présence efficace du Christ, l’alchimiste s’intéresse au destin et à la rédemption manifeste des substances ; car l’âme divine est captive en elles et attend la rédemption qui lui est octroyée au moment de la libération. Elle apparaît alors sous la forme du "fils de Dieu". Pour l’alchimiste, ce n’est pas l’homme qui a, en premier lieu, besoin de rédemption, mais la divinité qui est perdue et sommeille dans la matière. Ce n’est qu’en second lieu qu’il espère que la substance transformée lui sera profitable, sous la forme de la medicina catholica (remède universel), à lui comme aux corpora imperfecta (corps imparfaits), comme par exemple les métaux vils, "malades", etc

Il ne vise donc pas à sa propre rédemption par la grâce de Dieu, mais à la libération de Dieu de l’obscurité de la matière.

En s'appliquant à cet œuvre miraculeux, il bénéficie de son action salutaire, mais secondairement. Il peut aborder l’œuvre en souffrant du besoin de rédemption, mais il sait que sa rédemption dépend du succès de son œuvre, c'est-à-dire de la libération, par ses soins, de l'âme divine. Dans ce but, il a besoin de la méditation, du jeûne et de la prière ; de plus, il a besoin de l'aide du Saint-Esprit comme πάρεδροζ.

Ce n'est pas l'homme qui doit être racheté, mais la matière.

Auteur: Jung Carl Gustav

Info: Dans "Psychologie et alchimie", éd. Buchet-Chastel, 2014, trad. par Henry Pernet et Roland Cahen, pages 427-428

[ serviteur ]

animal domestique

Oscar, le petit chat, arrive devant la chambre 313. La porte est ouverte, il entre. Mme K. est allongée paisiblement sur son lit et respire doucement. Autour d'elle, les photos de ses petits-enfants et une de son mariage. Malgré ces souvenirs, elle est seule. Oscar saute sur le lit, renifle l'air et marque une pause, histoire de considérer la situation. Sans plus hésiter, il fait alors deux tours sur lui-même pour se lover contre Mme K. Une heure passe. Oscar attend. Une infirmière entre, vérifie l'état de la malade et note la présence d'Oscar. Préoccupée, elle sort et commence à passer des coups de téléphone. La famille arrive, le prêtre est appelé pour les derniers sacrements. Le matou ne bouge toujours pas. Le petit-fils de Mme K. demande alors :" Mais que fait le chat ici ?* Sa mère, maîtrisant ses larmes, lui répond : " Il est là pour aider grand-mère à arriver au paradis... * Trente minutes plus tard, Mme K. pousse son dernier soupir. Oscar se lève, sort à pas de velours, sans que personne ne le remarque..."
Oscar, présente la particularité incroyable d'identifier les patients dont la mort est imminente. La prestigieuse revue médicale américaine The New England Journal of Medicine, dans son dernier numéro, loin de ses articles austères, a choisi de publier l'histoire vraie et touchante d'un petit chat pas comme les autres. Recueilli dans une unité pour malades d'Alzheimer à Rhode Island aux États-Unis, il présente la particularité incroyable d'identifier les patients dont la mort est imminente et de se blottir alors contre eux pour leur apporter un ultime réconfort. Il s'intéresse à chaque patient, mais ne s'installe sur leur lit que lorsque le moment fatal est arrivé. Le docteur David Dosa, gériatre à l'hôpital Rhode Island de Providence, travaillant dans cette unité, décrit avec précision dans le New England comment ce chat a transformé les pratiques de fin de vie, en prévoyant les décès, permettant d'organiser l'appel aux familles et les derniers offices religieux. "Un indicateur quasi certain"
L'animal, âgé de deux ans, tigré et blanc, a été adopté par le personnel de l'unité de soins spécialisés dans la maladie d'Alzheimer situé au troisième étage. Selon David Dosa, Oscar fait des rondes régulières, observe les patients, les renifle avant de passer son chemin ou de s'installer pour un dernier câlin. Il lui est arrivé d'accompagner jusqu'à leur ultime demeure des mourants qui, faute de famille, seraient morts tout seul.
Ses prévisions se sont révélées jusqu'à présent si exactes que, dès qu'il se blottit contre un patient, les soignants contactent les proches. "Personne ne meurt au troisième étage sans avoir reçu la visite d'Oscar, écrit David Dosa. Sa seule présence au chevet d'un patient est perçue par les médecins et les soignants comme un indicateur quasi certain d'un décès imminent." Jusqu'ici, il a supervisé la mort de plus de 25 pensionnaires, selon David Dosa, qui a précisé de ne pas pouvoir fournir d'explication aux capacités divinatoires du chat. Oscar a-t-il des dons particuliers ? Cette histoire permet de méditer en tout cas sur l'impact des animaux de compagnie dans certaines structures destinées aux personnes âgées.
Les chats, animaux particulièrement affectueux, pourraient jouer un rôle de réconfort pour ces malades atteints d'Alzheimer que la démence éloigne du monde rationnel. L'agence d'hospitalisation locale, en tout cas, a pris la mesure du rôle d'Oscar puisqu'elle a fait graver ces quelques mots sur le mur du service : "Cette plaque récompense Oscar le chat pour ses soins dignement compassionnels."

Auteur: Internet

Info: N.O.T. lundi 30 juillet 2007

[ sixième sens ] [ 6e sens ]

neuroscience

On sait enfin pourquoi le cerveau consomme autant d'énergie

La faute a des petites pompes "cachées". 

Les scientifiques le savent: le cerveau humain est une véritable machine insatiable en énergie. Au total, il en engloutit jusqu'à 10 fois plus que le reste du corps. Et même lorsque nous nous reposons, 20% de notre consommation de carburant est directement utilisé pour son fonctionnement. Un phénomène inexpliqué sur lequel nombre de scientifiques se sont cassés les dents. Jusqu'à aujourd'hui.

Publiée dans la revue Science Advances, une nouvelle étude explique l'origine du processus. Un processus qui se déroule dans ce que l'on appelle les vésicules synaptiques.

Entre deux neurones se trouve une synapse, zone qui assure la transmission des informations entre ces deux cellules nerveuses. Quand un signal est envoyé d'un neurone à un autre, un groupe de vésicules aspire les neurotransmetteurs à l'intérieur du premier neurone, au bout de sa queue. Le message est ainsi bien enveloppé, comme une lettre prête à être postée.

L'information est ensuite amenée jusqu'au bord du neurone, où elles fusionne avec la membrane, avant de relâcher les neurotransmetteurs dans la fameuse synapse. Dans cette zone, les neurotransmetteurs finissent leur course en entrant en contact avec les récepteurs du deuxième neurone. Et hop! Le message est passé.

Facile direz-vous. Certes, mais tout ceci nécessite beaucoup d'énergie cérébrale, ont découvert les scientifiques. Et ce, que le cerveau soit pleinement actif ou non.

En effectuant plusieurs expériences sur les terminaisons nerveuses, les membres de l'étude ont observé le comportement de la synapse lorsqu'elle est active ou non. Résultat: même quand les terminaisons nerveuses ne sont pas stimulées, les vésicules synaptiques, elles, ont toujours besoin de carburant. La faute à une sorte de petite pompe "cachée" qui est notamment en charge de pousser les protons hors de la vésicule. Chargée de pousser les protons hors de la vésicule et d'aspirer ainsi les neurotransmetteurs elle ne semble jamais se reposer et a donc besoin d'un flux constant d'énergie. En fait, cette pompe "cachée" est responsable de la moitié de la consommation métabolique de la synapse au repos.

Selon les chercheurs, cela s'explique par le fait que cette pompe a tendance à avoir des fuites. Ainsi, les vésicules synaptiques déversent constamment des protons via leurs pompes, même si elles sont déjà pleines de neurotransmetteurs et si le neurone est inactif.

Étant donné le grand nombre de synapses dans le cerveau humain et la présence de centaines de vésicules synaptiques à chacune de ces terminaisons nerveuses, ce coût métabolique caché, qui consiste à conserver les synapses dans un état de "disponibilité", se fait au prix d'une importante dépense d'énergie présynaptique et de carburant, ce qui contribue probablement de manière significative aux exigences métaboliques du cerveau et à sa vulnérabilité métabolique", concluent les auteurs.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer comment les différents types de neurones peuvent être affectés par des charges métaboliques aussi élevées, car ils ne réagissent pas tous de la même manière.

Certains neurones du cerveau, par exemple, peuvent être plus vulnérables à la perte d'énergie, et comprendre pourquoi pourrait nous permettre de préserver ces messagers, même lorsqu'ils sont privés d'oxygène ou de sucre.

"Ces résultats nous aident à mieux comprendre pourquoi le cerveau humain est si vulnérable à l'interruption ou à l'affaiblissement de son approvisionnement en carburant", explique le biochimiste Timothy Ryan, de la clinique Weill Cornell Medicine à New York.

"Si nous avions un moyen de diminuer en toute sécurité cette fuite d'énergie et donc de ralentir le métabolisme cérébral, cela pourrait avoir un impact clinique très important." 

Auteur: Internet

Info: Science Advances, 3 déc 2021

[ cervelle énergivore ]

perceptions

Une première étude d’imagerie cérébrale sur les effets du LSD
"Ces travaux sont aux neurosciences ce que le boson de Higgs a été pour la physique des particules".
Cette déclaration, pour le moins accrocheuse, vient de David Nutt, neuropsychopharmacologue et chercheur sénior de l’étude en question qui vient d’être publiée dans la revue PNAS en mars dernier. Et un peu comme pour le boson de Higgs, les résultats ont confirmé la théorie, à savoir que les modifications d’activité cérébrale qui ont été observées rendent très bien compte de ce qu’un "trip à l’acide" peut provoquer comme état mental !
Le protocole expérimental conçu par l’équipe de Nutt a fait appel à une vingtaine de sujets qui venaient deux journées différentes au laboratoire. Dans un cas le sujet recevait 75 microgrammes de LSD intraveineux, et dans l’autre cas un placebo, c’est-à-dire rien d’autre qu’un liquide physiologique. On a pu ainsi comparer les effets réels du LSD versus toute autre modification (produites par exemple par des attentes, des conditionnements, etc.) chez la même personne.
Le protocole est assez impressionnant en termes d’instruments utilisés pour ne rien manquer aux effets de l’acide lysergique diéthylamide (le nom complet du LSD). Trois techniques complémentaires ont ainsi été utilisées : l’ASL (ou "arterial spin labelling", l’IRMf ou imagerie de résonnance magnétique fonctionnelle, et la magnétoencéphalographie (les deux premières étant des lectures indirectes de l’activité nerveuse basées sur le flux sanguin dans les capillaires cérébraux).
L’analyse des résultats obtenus avec ces différentes techniques combinées a permis de mieux comprendre deux grands types d’effets associés à la prise de LSD : les hallucinations visuelles et le sentiment de dissolution du soi.
Dans le premier cas, les trois techniques utilisées ont mis en évidence une augmentation du débit sanguin dans le cortex visuel, une diminution de la puissance des rythmes alpha, et une beaucoup plus grande connectivité fonctionnelle. Trois modifications dont l’importance était corrélée avec l’intensité des expériences subjectives rapportées par les sujets.
Comme le rapporte l’auteur principal de l’étude, Robin Carhart-Harris, c’est un peu comme si les sujet voyaient, mais avec leurs yeux fermés. Autrement dit, c’est l’activité intrinsèque ou endogène de leur cerveau, leur imagination pourrait-on dire, qui alimente alors fortement le système visuel et non plus le monde extérieur. Et de fait, les scientifiques ont pu observer beaucoup de régions cérébrales (liées à l’audition, l’attention, le mouvement) interagir non seulement avec les régions visuelles mais entre elles sous l’influence du LSD. Il y avait donc cet aspect plus "unifié" du cerveau favorisé par la drogue.
Mais en même temps, il y avait aussi un aspect plus "fragmenté" dans d’autres réseaux cérébraux, preuve de plus qu’une même substance peut avoir différents effets dans différents endroits du cerveau, a fortiori une substance aux effets complexes comme le LSD. La baisse de connectivité a surtout été observée entre deux structures cérébrales, le gyrus parahippocampique et le cortex rétrosplénial (une partie du cortex cingulaire postérieur). Et l’intensité de cette "déconnexion" était corrélée au niveau subjectif à celle de l’impression de dissolution du soi et de l’altération du sens des choses.
Encore une fois ici, l’impression de devenir un avec les autres, avec la nature ou même avec l’univers rapportée par des décennies d’utilisation de cette substance trouve ici un corrélat neuronal intéressant. D’autant plus que ces impressions, qui sont souvent interprétées dans un cadre spirituel ou religieux, semblent être associées à des améliorations du bien-être durant un certain temps après que les effets immédiats de la drogue se soient dissipés.
C’est d’ailleurs l’objet d’une autre étude de la même équipe publiée cette fois en février dernier dans Psychological Medicine, et qui montre qu’une certaine "fluidité cognitive" pourrait être conservée un certain temps après l’utilisation de LSD, ouvrant ainsi la voie à un usage thérapeutique, notamment pour la dépression et la rumination mentale qui lui est associée.

Auteur: Internet

Info: http://www.blog-lecerveau.org, 25 avril 2016

[ cognition ]

coronavirus

Je viens de terminer mon quart dans le service Covid-19. Je me regarde dans la glace : j’ai le C du masque FFP2 imprimé sur le nez, les marques profondes des élastiques, mes yeux sont fatigués, mes cheveux humides de sueur. Je ne suis plus un médecin et une femme — seulement un médecin, un fantassin de la guerre contre le virus.

Avant de commencer mon quart, j’ai dû mettre l’équipement de protection et c’est là que j’ai senti la montée d’adrénaline : tu es dans la salle avec tes collègues, tu essayes de lancer une blague, mais tes yeux reflètent le souci de te protéger correctement à toutes les étapes de l’habillage : gants, blouse, deuxième paire de gants, lunettes, casaque, masque, visière, chaussures, couvre-chaussures… plus du ruban adhésif et encore du ruban pour garder tout étanche. La personne qui t’aide à t’habiller écrit ton nom et ta fonction sur ta blouse avec un marqueur rouge, car lorsqu’on est déguisé de la sorte, personne ne reconnaît plus personne. Et quand elle dit "Prêt", il est temps d’entrer dans la salle.

Tu te sens comme le soldat sur le point de sauter d’un avion, espérant que son parachute s’ouvrira : tu espères que le masque et la visière te protégeront, que les gants ne vont pas se déchirer, que rien de "sale" n’entrera en contact avec ton corps.

Entrer dans la salle, c’est entrer dans une bulle : tous les sons sont étouffés par l’équipement lourd. Pendant les 10 à 15 premières minutes, tu ne vois rien parce que ta respiration couvre de buée la visière jusqu’à ce qu’elle s’ajuste à la température. Alors tu commences à voir quelque chose entre les gouttelettes de condensation. Tu entres, en espérant que les couvre-chaussures ne se détacheront pas comme d’habitude, et la garde commence.
…
C’est incroyable comme tout a changé. La recherche et la routine cliniques sont si loin. La réa te manque parce, par rapport à ce que tu vois, c’était du gâteau. Les heures passent, ton nez te fait de plus en plus mal, le masque perce ta peau et tu as hâte de l’enlever et de respirer enfin. Respirer. C’est ce que nous voulons tous de nos jours, médecins et patients, infirmières et soignants. Nous tous. Nous voulons de l’air.

Enfin, la fin du quart arrive, 8 heures rendues interminables par la soif, la faim et le besoin de te soulager, ces choses que tu ne peux plus faire en service : boire, manger ou aller aux toilettes impliquent d’enlever l’équipement de protection. Trop risqué. Et trop cher. L’équipement est précieux, et l’enlever signifie qu’il faut en remplacer une partie, ce qui réduit la quantité disponible pour les collègues. Tu dois être économe, résister, porter une couche que tu espères ne pas utiliser parce que ta dignité et ta psychologie sont suffisamment compromises par ce que tu fais, par le visage de tes patients, par les paroles de leurs proches que tu appelles pour les tenir au courant. Certains te demandent de souhaiter une bonne journée à leur père, d’autres de dire à leur mère qu’ils l’aiment et de lui faire une caresse… et tu fais ce qu’ils demandent, en essayant de cacher tes larmes aux collègues.

La fin du quart arrive avec les renforts, les collègues prennent le relais. On leur passe les instructions, les choses à faire et à ne pas faire. Tu vas rentrer chez toi mais il faut d’abord retirer tes protections, avec prudence dans chacun de tes mouvements. Retirer l’équipement est un rituel à suivre calmement, car tout ce que tu portes est contaminé et ne doit pas toucher ta peau. Tu es fatiguée et tu voudrais juste t’évader, mais il faut un dernier effort, te concentrer sur chaque mouvement. Chaque mouvement doit être lent. Tu retires enfin le masque et quand il se décolle, tu sens la brûlure des érosions sanglantes sur ton nez. La bande était inutile — elle n’a pas empêché ton nez de saigner ou de faire mal. Mais au moins, tu es libre. Tu sors nue de la zone de déshabillage et tu passes aux vestiaires.

Auteur: Castelletti Silvia

Info: traduit de A Shift on the Front Line, New England Journal of Medicine, Avril 2020

[ décorporation ] [ effroi ] [ témoignage ] [ contraintes ] [ milieu hospitalier ]

biochimie

L'IA prédit la fonction des enzymes mieux que les principaux outils

Un nouvel outil d'intelligence artificielle peut prédire les fonctions des enzymes sur la base de leurs séquences d'acides aminés, même lorsque ces enzymes sont peu étudiées ou mal comprises. Selon les chercheurs, l'outil d'intelligence artificielle, baptisé CLEAN, surpasse les principaux outils de pointe en termes de précision, de fiabilité et de sensibilité. Une meilleure compréhension des enzymes et de leurs fonctions serait une aubaine pour la recherche en génomique, en chimie, en matériaux industriels, en médecine, en produits pharmaceutiques, etc.

"Tout comme ChatGPT utilise les données du langage écrit pour créer un texte prédictif, nous tirons parti du langage des protéines pour prédire leur activité", a déclaré Huimin Zhao, responsable de l'étude et professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire à l'université de l'Illinois Urbana-Champaign. "Presque tous les chercheurs, lorsqu'ils travaillent avec une nouvelle séquence de protéine, veulent savoir immédiatement ce que fait la protéine. En outre, lors de la fabrication de produits chimiques pour n'importe quelle application - biologie, médecine, industrie - cet outil aidera les chercheurs à identifier rapidement les enzymes appropriées nécessaires à la synthèse de produits chimiques et de matériaux".

Les chercheurs publieront leurs résultats dans la revue Science et rendront CLEAN accessible en ligne le 31 mars.

Grâce aux progrès de la génomique, de nombreuses enzymes ont été identifiées et séquencées, mais les scientifiques n'ont que peu ou pas d'informations sur le rôle de ces enzymes, a déclaré Zhao, membre de l'Institut Carl R. Woese de biologie génomique de l'Illinois.

D'autres outils informatiques tentent de prédire les fonctions des enzymes. En général, ils tentent d'attribuer un numéro de commission enzymatique - un code d'identification qui indique le type de réaction catalysée par une enzyme - en comparant une séquence interrogée avec un catalogue d'enzymes connues et en trouvant des séquences similaires. Toutefois, ces outils ne fonctionnent pas aussi bien avec les enzymes moins étudiées ou non caractérisées, ou avec les enzymes qui effectuent des tâches multiples, a déclaré Zhao.

"Nous ne sommes pas les premiers à utiliser des outils d'IA pour prédire les numéros de commission des enzymes, mais nous sommes les premiers à utiliser ce nouvel algorithme d'apprentissage profond appelé apprentissage contrastif pour prédire la fonction des enzymes. Nous avons constaté que cet algorithme fonctionne beaucoup mieux que les outils d'IA utilisés par d'autres", a déclaré M. Zhao. "Nous ne pouvons pas garantir que le produit de chacun sera correctement prédit, mais nous pouvons obtenir une plus grande précision que les deux ou trois autres méthodes."

Les chercheurs ont vérifié leur outil de manière expérimentale à l'aide d'expériences informatiques et in vitro. Ils ont constaté que non seulement l'outil pouvait prédire la fonction d'enzymes non caractérisées auparavant, mais qu'il corrigeait également les enzymes mal étiquetées par les principaux logiciels et qu'il identifiait correctement les enzymes ayant deux fonctions ou plus.

Le groupe de Zhao rend CLEAN accessible en ligne pour d'autres chercheurs cherchant à caractériser une enzyme ou à déterminer si une enzyme peut catalyser une réaction souhaitée.

"Nous espérons que cet outil sera largement utilisé par l'ensemble de la communauté des chercheurs", a déclaré M. Zhao. "Avec l'interface web, les chercheurs peuvent simplement entrer la séquence dans une boîte de recherche, comme dans un moteur de recherche, et voir les résultats.

M. Zhao a indiqué que son groupe prévoyait d'étendre l'intelligence artificielle de CLEAN à la caractérisation d'autres protéines, telles que les protéines de liaison. L'équipe espère également développer davantage les algorithmes d'apprentissage automatique afin qu'un utilisateur puisse rechercher une réaction souhaitée et que l'IA lui indique l'enzyme appropriée.

"Il existe de nombreuses protéines de liaison non caractérisées, telles que les récepteurs et les facteurs de transcription. Nous voulons également prédire leurs fonctions", a déclaré Zhao. "Nous voulons prédire les fonctions de toutes les protéines afin de connaître toutes les protéines d'une cellule et de mieux étudier ou concevoir la cellule entière pour des applications biotechnologiques ou biomédicales.

Zhao est également professeur de bio-ingénierie, de chimie et de sciences biomédicales et translationnelles au Carle Illinois College of Medicine. 

Auteur: Internet

Info: "Enzyme function prediction using contrastive learning, "30 mars 2023. Université de l'Illinois à Urbana-Champaign

[ cofacteurs ]

disponibilité mentale

Une zone du cerveau qui serait la porte de la conscience

Le cortex insulaire antérieur serait la porte de la conscience, d'après de nouveaux travaux américains. Inactivée, elle empêcherait la prise de conscience des stimuli.

Parmi les milliers de stimuli visuels, auditifs ou autres que notre cerveau traite en continu chaque jour, seuls certains passent la porte de notre conscience. Mais le mécanisme qui permet de sélectionner les stimuli dont nous avons conscience des autres n'est toujours pas clair. Pour des chercheurs du Center for Consciousness Science du Michigan Medicine (Etats-Unis), la clé se situerait dans une partie de notre cerveau appelée le cortex insulaire antérieur. Ces travaux sont publiés dans la revue Cell Reports.

LES 4 THÉORIES DE LA CONSCIENCE. Pour comprendre, mais aussi pour analyser les observations issues des expériences, la science de la conscience a besoin de théories. Il en existe quatre principales : l’espace de travail global, l’ordre supérieur, l’information intégrée et le processus récurrent ou de premier ordre. Pour en savoir plus, lisez le passionnant numéro de La Recherche d'avril-juin 2021 !

Une "structure critique" contrôlerait l'entrée des informations dans la conscience

"Le traitement de l'information dans le cerveau a deux dimensions : le traitement sensoriel de l'environnement sans conscience et celui qui se produit lorsqu'un stimulus atteint un certain niveau d'importance et entre dans la conscience", explique dans un communiqué Zirui Huang, premier auteur de la publication. "Malgré des décennies de recherche en psychologie et en neurosciences, la question de savoir pourquoi certains stimuli sensoriels sont perçus de manière consciente alors que d'autres ne le sont pas reste difficile à résoudre", introduisent les auteurs dans la publication. Ils émettent alors l'hypothèse qu'il existe une "structure critique" où "l'accès conscient aux informations sensorielles est contrôlé". Ils ont même un suspect : le cortex insulaire antérieur, qui a précédemment été reconnu comme une plaque tournante centrale du cerveau, notamment "car il reçoit des entrées de différentes modalités sensorielles et de l'environnement interne", comme les émotions. 

Lorsque le cortex insulaire antérieur est éteint, la conscience aussi

Pour le prouver, l'équipe se penche sur 26 sujets qu'ils examinent à l'IRM fonctionnelle, qui permet de voir les zones activées du cerveau dans le temps. Ils leur injectent alors un anesthésiant, le propofol, pour contrôler leur niveau de conscience. Comme imaginer une action active les mêmes zones du cerveau que de les réaliser réellement, les chercheurs ont ensuite demandé aux sujets de s'imaginer dans plusieurs situations. Ils devaient s'imaginer en train de jouer au tennis, de marcher le long d'un chemin ou de serrer leur main, ainsi que d'effectuer une activité motrice (serrer une balle en caoutchouc) alors qu'ils perdaient progressivement conscience et la retrouvaient après l'arrêt du propofol.

Résultat, la perte de conscience due au propofol "crée un dysfonctionnement du cortex insulaire antérieur" ainsi qu'une altération des réseaux cérébraux nécessaires aux états de conscience. En revanche, aucune des autres régions impliquées dans la régulation sensorielle ou l'éveil, comme le thalamus, ne répondaient de cette façon. "Un stimulus sensoriel active normalement le cortex insulaire antérieur", explique Hudetz. "Mais lorsque vous perdez conscience, le cortex insulaire antérieur est désactivé et les changements de réseau dans le cerveau qui soutiennent la conscience sont perturbés." Le cortex insulaire antérieur pourrait donc agir comme un filtre qui ne permet qu'aux informations les plus importantes d'entrer dans la conscience.

Le cortex insulaire antérieur serait la porte de la conscience

Pour confirmer ces résultats, la deuxième expérience cherche à savoir si l'activation du cortex insulaire antérieur est prédictive de la prise de conscience d'une information. Pour le savoir, les chercheurs montrent un visage sous forme d'image subliminale – qui reste 33 millisecondes à l'écran – à 19 volontaires sains placés dans l'IRM fonctionnelle. Les volontaires doivent ensuite dire s'ils ont vu ou non le visage. Les scientifiques constatent alors que l'activation préalable du cortex insulaire antérieur était prédictif de la capacité du sujet à percevoir consciemment l'image du visage. "Le cortex insulaire antérieur a une activité qui fluctue continuellement", explique Zirui Huang. "La détection d'un stimulus dépend de l'état de l'insula antérieure lorsque l'information arrive dans le cerveau : si l'activité de l'insula est élevée au moment du stimulus, vous verrez l'image. Sur la base des résultats de ces deux expériences, nous concluons que le cortex insulaire antérieur pourrait être une porte pour la conscience."



 

Auteur: Internet

Info: https://www.sciencesetavenir.fr/ - Camille Gaubert, 4.05.2021

[ présence ] [ joignable ] [ accessible ] [ disponible ]

cognition

Les secrets de la conscience : l'imagerie cérébrale révèle pour la première fois des connexions critiques 

Des chercheurs américains ont réussi à cartographier un réseau cérébral essentiel dans l'intégration de l'éveil et de la conscience humaine, en utilisant des techniques d'IRM multimodales avancées. Cette approche offre de nouvelles pistes pour traiter certains troubles neurologiques.

(Image : illustration d'une galaxie dans la silhouette d'une tête humaine représentant l'éveil de la conscience)

Au cœur des neurosciences se trouve un défi complexe : comprendre les fondements de la conscience humaine. Entre éveil et perception, se dessinent des réseaux cérébraux dont les mystères ont longtemps échappé à nos outils d'observation. Mais grâce à la neuro-imagerie, les chercheurs ont identifié un réseau cérébral crucial pour la conscience humaine.

Dans un article publié le 1er mai 2024 dans Science Translational Medicine, un groupe de chercheurs du Massachusetts General Hospital et du Boston Children's Hospital, aux États-Unis, tous deux faisant partie du système de santé Mass General Brigham, ont réussi à cartographier un réseau cérébral sous-cortical crucial dans l'intégration de l'éveil et de la conscience humaine. 

Éveil et conscience : deux dimensions de l'activité cérébrale

L'éveil concerne l'activité et l'attention du cerveau, tandis que la conscience implique nos pensées et sensations résultant de l'intégration d'informations sensorielles et émotionnelles. Il est intéressant de noter que ces deux aspects de la conscience peuvent être dissociés, comme chez les patients en état végétatif qui présentent des cycles d'éveil mais une absence de conscience.

Si le cortex cérébral est considéré comme le siège principal des processus neuronaux de la conscience, les voies sous-corticales ascendantes du tronc cérébral, de l'hypothalamus, du thalamus et du cerveau basal sont essentielles pour l'éveil. Les voies ascendantes transportent des informations sensorielles et des signaux moteurs depuis le tronc cérébral vers le cerveau.

Visualiser les connexions cérébrales à une résolution submillimétrique

À l'aide de techniques d'IRM multimodales avancées, les chercheurs ont pu visualiser les connexions cérébrales à une résolution spatiale submillimétrique.

Cette approche leur a permis de cartographier des connexions jusqu'alors inconnues entre le tronc cérébral, le thalamus, l’hypothalamus, le prosencéphale basal et le cortex cérébral, formant ainsi ce qu'ils nomment le "réseau d'éveil ascendant par défaut", essentiel pour maintenir l'éveil.

Le tronc cérébral est une partie essentielle du cerveau située à la base, qui contrôle des fonctions vitales comme la respiration et la fréquence cardiaque. Le thalamus agit comme un relais pour les informations sensorielles, aidant à les transmettre au cortex cérébral pour le traitement. L’hypothalamus joue un rôle clé dans la régulation des fonctions corporelles telles que la faim, la soif, et le sommeil. Le prosencéphale basal est impliqué dans le contrôle des mouvements et des émotions. Le cortex cérébral est la couche externe du cerveau responsable des fonctions cognitives supérieures telles que la pensée, la perception et la conscience. Ensemble, ces régions forment un réseau appelé le "réseau d'éveil ascendant par défaut", crucial pour maintenir l'état de veille et la conscience dans le cerveau.

(Illustration : Anatomie du cerveau en coupe)

"Notre objectif était de cartographier un réseau cérébral (ensemble de régions du cerveau qui travaillent conjointement pour effectuer des fonctions spécifiques, connectées par des voies de communication neuronales) crucial pour la conscience humaine et de fournir aux cliniciens des outils améliorés pour détecter, prédire et favoriser la récupération de la conscience chez les patients atteints de graves lésions cérébrales", explique Brian Edlow, premier auteur de l'étude, co-directeur du Neuroscience Mass General et directeur associé du Center for Neurotechnology and Neurorecovery (CNTR), dans un communiqué.

Ce réseau " ascendant par défaut de l'éveil" maintient l'éveil dans le cerveau conscient au repos. Le concept d'un réseau " par défaut" repose sur l'idée que certains systèmes de neurones dans le cerveau sont le plus activement fonctionnels lorsque le cerveau est dans un état de repos conscient. En revanche, d'autres réseaux sont plus actifs lorsque le cerveau effectue des tâches dirigées vers des objectifs.

Intégration des données IRM pour cartographier le réseau cérébral

Pour étudier les propriétés fonctionnelles de ce réseau cérébral par défaut, les chercheurs ont combiné des techniques d'imagerie cérébrale avancées, intégrant des données de tractographie par IRM de diffusion ex vivo (cultures cellulaires) et d'IRM fonctionnelle (IRMf) in vivo (humain) à 7 Tesla (7-T).

Les données d'IRM ont ainsi permis de localiser les zones dans le cerveau et d'étudier leurs connexions à l'aide de techniques de tractographie par IRM de diffusion. L’analyse des données d'IRM fonctionnelle, quant à elle, a permis aux chercheurs de comprendre comment ces connexions influent sur l'état d'éveil et de conscience du cerveau humain.

Ces analyses ont finalement révélé des connexions fonctionnelles entre le réseau ascendant par défaut du tronc cérébral et le réseau mode par défaut cortical qui contribue à la conscience de soi dans le cerveau conscient au repos. Les cartes de connectivité structurelle et fonctionnelles complémentaires fournissent une base neuroanatomique pour intégrer l'éveil et la conscience dans la conscience humaine.

(image en coupe montrant un exemple de données de tractographie par IRM de diffusion. Il s'agit là d'une vue latérale du tractus moteur, le tractus corticospinal, d'un sujet humain.)

Feuille de route pour mieux comprendre 

"Les connexions cérébrales humaines que nous avons identifiées peuvent être utilisées comme une feuille de route pour mieux comprendre un large éventail de troubles neurologiques associés à une conscience altérée, allant du coma, aux crises, au syndrome de mort subite du nourrisson (SIDS)", précise Hannah Kinney, MD, Professeure Émérite à l'Hôpital pour Enfants de Boston et à l'École de Médecine de Harvard, dans un communiqué.

Les données de cette étude pourraient servir de base pour comprendre divers troubles neurologiques liés à une altération de la conscience. Les chercheurs ont mis à disposition des données IRM et des méthodes de cartographie cérébrale, ainsi qu'un nouvel atlas du Réseau Ascendant de l'Éveil de Harvard, pour soutenir de futures recherches dans ce domaine.

Les auteurs mènent actuellement des essais cliniques pour stimuler le réseau ascendant par défaut de l'éveil chez les patients en coma après une lésion cérébrale traumatique, dans le but de réactiver le réseau et de restaurer la conscience.

Auteur: Internet

Info: sciencesetavenir.fr - Juliette Frey le 10.05.2024

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