Des simulations informatiques de circuits neuronaux produisent des signaux électriques comparables aux ondes cérébrales mesurées in vivo chez des rats, affirment dans un communiqué des chercheurs du Blue Brain Project, à l’EPFL et du Allen Institute for Brain Science, à Seattle, à propos de leur article publié dans la revue Neuron. Ces ondes, différentes selon qu’on dorme ou qu’on soit actif, sont générées par l’activation électrique simultanée, comme une pulsation, des neurones.

Révision des connaissances

Pour détailler cette activité, les chercheurs ont ciblé les «canaux ioniques», ces vecteurs de communication entre neurones, disposés partout à leur surface, notamment sur les synapses, sortes de «machines moléculaires» qui gouvernent et régulent les interactions aux points de contact entre cellules nerveuses. En s’activant, ces canaux induisent des décharges électriques infimes mais mesurables par des électrodes placées dans le tissu cérébral. «Or il est impossible d’analyser simultanément l’activité de milliards de neurones individuels, dit Sean Hill, de l’EPFL, coauteur de l’étude. Nous avons donc recouru à un modèle informatique.» Ce dernier est composé de 12 000 neurones virtuels de plusieurs types, sur lesquels divers paramètres décrivant leur comportement (dont les canaux ioniques) peuvent être modifiés à souhait.

Résultat: contrairement à ce que les scientifiques croyaient jusque-là, ce ne sont pas les canaux ioniques spécifiquement localisés sur les régions de contact interneuronales que sont les synapses qui contribuent le plus à la génération du potentiel électrique local du neurone entier, mais ceux situés sur toute sa membrane cellulaire. Les chercheurs en appellent à une révision des connaissances dans ce domaine. Ils estiment aussi que leur approche de simulation permettra de percer le mystère des ondes cérébrales, puisque «l’activité électrique globale du modèle de 12 000 neurones ressemble à celle d’un cerveau de rat, observable par électroencéphalographie (EEG)», dit Sean Hill au Temps.

Pour Rava da Silveira, neuroscientifique à l’Ecole normale supérieure de Paris , «il s’agit là d’un travail méthodologique respectable décrivant mieux et permettant d’interpréter le rôle précis des canaux ioniques dans l’établissement du potentiel électrique extracellulaire d’un neurone, tel qu’il a été mesuré dans certaines expériences. Et l’utilisation de techniques de simulation se justifie, celles-ci permettant de varier l’un ou l’autre paramètre caractéristique des neurones.» Mais contrairement aux assertions faites dans le communiqué, qui ne figurent pas explicitement dans l’article de Neuron , «cela ne nous dit pas encore grand-chose quant aux aspects physiologiques et fonctionnels des circuits de neurones, ni des ondes ou rythmes cérébraux, qui se manifestent sous moult formes dans le cerveau» .