Un implant cérébral, le premier du genre, a permis aux scientifiques de programmer des interactions sociales chez les souris.
En utilisant la lumière pour cibler des neurones génétiquement modifiés, les scientifiques démontrent des moyens nouveaux et passionnants de contrôler des régions très spécifiques du cerveau. Connue sous le nom d’optogénétique, cette technique pourrait permettre de traiter de nombreux problèmes de santé débilitants, allant de la paralysie à la cécité. Des scientifiques de la Northwestern University ont innové dans ce domaine en utilisant un nouvel implant pour programmer pour la première fois des interactions sociales entre des souris, ce qui, selon eux, jette les bases de la compréhension de la manière dont les hiérarchies et les relations se forment dans des groupes complexes d’individus.
L’optogénétique repose sur l’idée que certaines cellules contiennent des protéines qui les rendent plus sensibles à la lumière que d’autres. En insérant des gènes qui confèrent ces caractéristiques dans de nouvelles cellules, il est possible de modifier leur comportement lorsqu’elles sont exposées à la lumière. Les scientifiques de la Northwestern University sont parvenus à réaliser cet exploit chez des souris génétiquement modifiées en les dotant de neurones modifiés qui expriment un gène provenant d’algues sensibles à la lumière, avec l’aide d’un nouvel implant cérébral.
Cet implant est décrit comme le premier de son genre. Le minuscule dispositif sans fil a une épaisseur d’un demi-millimètre et se situe sous la peau, mais sur la surface externe du crâne. Une sonde filamentaire fine et flexible équipée de LED fait saillie vers le bas dans le cerveau, les chercheurs étant en mesure d’actionner la lumière en temps réel via une communication sans fil en champ proche depuis un ordinateur situé à proximité.
« Avec les technologies précédentes, nous étions incapables d’observer plusieurs animaux interagissant socialement dans des environnements complexes parce qu’ils étaient attachés », a déclaré Yevgenia Kozorovitskiy, neurobiologiste de Northwestern, qui a conçu l’expérience. « Les fibres se cassaient ou les animaux s’emmêlaient. Pour pouvoir poser des questions plus complexes sur le comportement des animaux dans des environnements réalistes, nous avions besoin de cette technologie sans fil innovante. C’est formidable de pouvoir s’affranchir des attaches ».
Les scientifiques ont mis cette nouvelle technologie à profit dans des expériences où les souris ont pu avoir l’apparence et le comportement normaux, ce qui leur a permis de réaliser la première étude optogénétique des interactions sociales entre groupes d’animaux.
Les rongeurs implantés se trouvaient à proximité les uns des autres dans un enclos, et les scientifiques ont utilisé leur technologie pour activer les neurones dans la région du cerveau associée aux fonctions exécutives supérieures. Cela a entraîné une augmentation de la fréquence et de la durée des interactions sociales entre les souris, qui a pu être inversée en désactivant la stimulation. Les scientifiques ont également pu sélectionner arbitrairement une paire de souris pour une interaction accrue.
« Nous ne pensions pas vraiment que cela fonctionnerait », a déclaré Yevgenia Kozorovitskiy. « À notre connaissance, il s’agit de la première évaluation directe d’une hypothèse majeure de longue date sur la synchronisation neuronale dans le comportement social ».
L’optogénétique impliquant la modification génétique des neurones, son utilisation chez l’homme n’est actuellement pas autorisée. Ce qu’elle fait, du moins dans ce contexte, c’est offrir aux chercheurs un moyen d’étudier la connectivité entre les neurones dans des modèles de souris et la libération de neurotransmetteurs en réponse à différents stimuli.
« L’activité cérébrale d’un animal isolé est intéressante, mais aller au-delà de la recherche sur les individus pour étudier des groupes complexes en interaction sociale est l’une des frontières les plus importantes et les plus passionnantes des neurosciences », déclare John A. Rogers, qui a dirigé le développement de la technologie. « Nous disposons désormais de la technologie nécessaire pour étudier comment les liens se forment et se brisent entre les individus de ces groupes et pour examiner comment les hiérarchies sociales découlent de ces interactions. »
