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La règle mathématique derrière la répartition des neurones dans notre cerveau a été découverte
Les chercheurs du Human Brain Project du Forschungszentrum Jülich et de l’Université de Cologne (Allemagne) ont découvert comment les densités neuronales sont réparties à travers et au sein des régions corticales du cerveau des mammifères. Ils ont révélé un principe organisateur fondamental de la cytoarchitecture corticale : la distribution lognormale omniprésente des densités neuronales.
Le nombre de neurones et leur disposition spatiale jouent un rôle essentiel dans le façonnement de la structure et du fonctionnement du cerveau. Cependant, malgré la richesse des données cytoarchitecture disponibles, les distributions statistiques des densités neuronales restent largement non caractérisées. La nouvelle étude du Human Brain Project (HBP), publiée dans la revue cortex cérébralaméliore notre compréhension de l’organisation du cerveau des mammifères.
Analyse des ensembles de données et distribution lognormale
Neuf des sept ensembles de données accessibles au public classer (souris, singe, macaque, galago, singe hibou, babouin et humain) ont servi de base aux investigations de l’équipe de recherche. Après avoir analysé les régions corticales de chacune, ils ont constaté que les densités neuronales au sein de ces régions suivaient un modèle cohérent – une distribution lognormale. Cela met en évidence un principe organisateur fondamental qui sous-tend les densités neuronales dans le cerveau des mammifères.
Une distribution lognormale est une distribution statistique caractérisée par une courbe asymétrique en forme de cloche. Cela se produit, par exemple, lorsque l’on prend l’exposant d’une variable normalement distribuée. Elle diffère d’une distribution normale de plusieurs manières. Plus important encore, la courbe de distribution normale est symétrique, tandis que la courbe log-normale est asymétrique et possède une queue lourde.
Les implications et la signification des résultats
Ces informations sont essentielles à une modélisation précise du cerveau. « Notamment parce que la distribution des densités neuronales influence la connectivité du réseau », explique Sascha van Alpada, chef de groupe de neuroanatomie théorique au Forschungszentrum Jülich et auteur principal de l’article. « Par exemple, si la densité des synapses est constante, alors les régions avec une densité neuronale plus faible recevront plus de synapses par neurone », explique-t-elle. Ces aspects sont également pertinents pour la conception de technologies inspirées du cerveau telles que les neuromodulateurs.
« De plus, puisque les régions corticales sont souvent distinguées sur la base de la cytoarchitecture, la connaissance de la distribution des densités neuronales peut être pertinente pour l’évaluation statistique des différences entre les régions et l’emplacement des frontières entre les régions », ajoute Van Alpada.
Comprendre la distribution lognormale des propriétés cérébrales
Les résultats sont cohérents avec les observations précédentes selon lesquelles de nombreuses propriétés cérébrales suivent une distribution rationnelle normale. « L’une des raisons pour lesquelles ils sont si courants est qu’ils apparaissent lorsque le produit de nombreuses variables indépendantes est pris en compte », explique Alexander van Meijn, co-premier auteur de l’étude. En d’autres termes, une distribution lognormale apparaît naturellement à la suite d’opérations de multiplication, de la même manière qu’une distribution normale apparaît lorsque de nombreuses variables indépendantes sont ajoutées.
« En utilisant un modèle simple, nous avons pu montrer comment le doublement des neurones au cours du développement pourrait conduire aux distributions de densité neuronale observées », explique van Meijn.
Selon l’étude, en principe, les structures organisationnelles au niveau du cortex cérébral peuvent être des sous-produits du développement ou du développement et ne remplir aucune fonction informatique ; Mais le fait que les mêmes structures organisationnelles puissent être observées pour de nombreuses espèces et dans la plupart des régions corticales suggère que la distribution log-normale sert à quelque chose.
« Nous ne pouvons pas être sûrs de la manière dont la distribution log-normale des densités neuronales affecte le fonctionnement cérébral, mais cela est probablement lié à la forte hétérogénéité du réseau, ce qui pourrait être avantageux sur le plan informatique », explique Aitor Morales Gregorio, premier auteur de l’étude, citant des travaux antérieurs. . ce qui suggère que l’hétérogénéité de la connectivité cérébrale peut favoriser une transmission efficace de l’information. De plus, les réseaux hétérogènes favorisent un apprentissage robuste et améliorent la capacité de mémoire des circuits neuronaux.
Référence : « Distribution log-normale omniquitinée de la densité neuronale dans le cortex cérébral des mammifères » par Aitor Morales-Gregorio, Alexander van Meijen et Sacha G van Albada, 6 juillet 2023, disponible ici. cortex cérébral.
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Le sol est en lave : une exoplanète super-Terre brille de lave en fusion pressée par les voisins | Actualités scientifiques
Les scientifiques ont découvert un monde de lave où l’action des marées provoque une activité volcanique excessive sur une exoplanète proche. Jusqu’à présent, les chercheurs exoplanétaires ne se sont pas beaucoup concentrés sur les effets des marées. De nouvelles découvertes pourraient changer cela.
HD 104067 est une exoplanète en fusion. (Source de l’image : NASA, Agence spatiale européenne, Agence spatiale canadienne, Danny Player).
New Delhi: Les chercheurs examinaient un système stellaire appelé HD 104067, connu pour abriter une planète géante. Le système a été observé par la mission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA lancée en 2018, qui surveille des parties du ciel pour détecter les baisses apparentes de lumière lorsqu’une planète passe devant son étoile hôte, connue sous le nom de transit.
Ces transits sont enregistrés sous forme de courbes de lumière, qui tracent l’intensité de la lumière provenant d’une source donnée au fil du temps. Des baisses périodiques de luminosité peuvent indiquer aux astronomes à quelle distance une planète se trouve de son étoile hôte, à quelle distance elle orbite et sa composition probable. TESS a découvert des preuves de la présence d’une autre planète rocheuse au sein de HD 104067, avec des observations révélant une autre planète rocheuse sous surveillance. Le système est désormais connu pour héberger trois mondes.
L’exoplanète nouvellement découverte est une super-Terre, plus grande que la Terre, plus petite que Neptune et possède une composition rocheuse. L’atmosphère de cette Terre géante ressemble plus à celle de la lune volcanique Io en orbite autour de Jupiter qu’à celle de notre Terre. Les scientifiques estiment que la température à la surface de l’exoplanète est d’environ 2 326 degrés Celsius, ce qui est plus chaud que la surface de certaines étoiles.
Tout comme IU
Les forces gravitationnelles sont responsables d’une intense activité volcanique sur les exoplanètes, tout comme Io. Io est sur une orbite rapprochée autour de Jupiter, avec d’autres lunes forçant Io sur une orbite elliptique ou excentrique autour de la géante gazeuse, qui possède elle-même un puits gravitationnel très puissant. Sans les autres lunes, Io serait sur une orbite circulaire autour de Jupiter et les forces de marée n’exerceraient pas constamment de pression sur la lave de l’intérieur.
Les deux autres planètes de HD 104067 sont situées à des distances beaucoup plus grandes de leur étoile hôte que la planète de lave récemment découverte. Ces exoplanètes ont également poussé la planète de lave sur une orbite excentrique. Cette exoplanète est constamment compressée par son étoile hôte. La prochaine fois, les chercheurs espèrent mesurer la masse et la densité de l’exoplanète.
Un article décrivant les résultats Il a été publié dans Revue astronomique. « Il s’agit d’une planète tellurique que je décrirais comme Io sous stéroïdes », explique le premier auteur de l’étude, Stephen Kane. « Vous avez été contraint de vous retrouver dans une situation où vous êtes constamment en éruption avec des volcans aux longueurs d’onde lumineuses. être capable de voir une planète rougeoyante avec une surface de lave en fusion.
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Comment les chauves-souris de Salomon défient leur apparence
L’analyse génétique des chauves-souris à nez feuille des Îles Salomon montre une diversité inattendue, suggérant des besoins de conservation uniques et remettant en question les classifications précédentes basées sur la taille.
Des chercheurs de l’Université de Melbourne et de l’Université du Kansas ont découvert une diversité génétique significative parmi les chauves-souris à nez feuille des Îles Salomon, malgré leur apparence similaire dans différentes îles. Cette recherche est publiée dans la revue développementCollecte d’échantillons sur le terrain et analyse génétique.
« Il s’agit d’un genre de chauves-souris appelé Hipposideros multiple Classer « Partout en Asie du Sud-Est dans le Pacifique », a déclaré le co-auteur Rob Moyle, conservateur principal en ornithologie à l’Institut de la biodiversité et au Musée d’histoire naturelle de l’UCLA, dont le laboratoire a effectué une grande partie des recherches. « Aux Îles Salomon, où nous effectuons beaucoup de travaux de terrain, il peut y avoir quatre ou cinq espèces différentes sur chaque île, et elles sont analysées en termes de taille corporelle : petites, moyennes et grandes – ou s’il y en a. plus de trois espèces, il y en a de petites. Sur une île, il y en a cinq, moyennes, grandes et très grandes, il y a donc une petite île supplémentaire.
Détails et résultats de l’étude
Selon Rob Moyle, qui est également professeur de biologie évolutive à l’UCLA, des recherches antérieures basées uniquement sur des caractéristiques physiques ont conclu que les chauves-souris de taille similaire provenant de différentes îles appartenaient toutes à la même espèce. « Vous vous déplacez d’île en île et vous trouverez des espèces de taille moyenne semblables à celles d’autres îles », a-t-il déclaré. Les biologistes ont toujours examiné ces choses et ont dit que c’était évident. Il existe des espèces de petite, moyenne et grande taille réparties sur plusieurs îles.
Cependant, Moyle et ses collaborateurs disposaient d’analyses plus modernes. En séquence ADN À partir des chauves-souris collectées sur le terrain (ainsi que de spécimens provenant de collections de musées), l’équipe a découvert que les grandes et très grandes espèces de chauves-souris n’étaient en réalité pas étroitement apparentées.
« Cela signifie que ces populations sont parvenues d’une manière ou d’une autre à cette taille et à cette apparence corporelles identiques, non pas en étant étroitement liées – mais nous pensons normalement que les objets d’apparence identique le sont parce qu’ils sont vraiment étroitement liés », a déclaré Moyle. « Cela soulève des questions telles que ce qui est si unique sur ces îles, que vous puissiez converger en termes de taille et d’apparence corporelle vers des classes de taille vraiment cohérentes sur différentes îles. »
L’équipe a effectué des mesures précises sur des chauves-souris de différentes îles, confirmant ainsi les travaux antérieurs menés par des scientifiques des Îles Salomon.
« Toutes les grandes îles de différentes îles regroupées dans leurs mesures », a déclaré Moyle. « Ce n’est pas seulement que les premiers biologistes ont fait une erreur. Ils les ont regardés et ont dit : « Oh, oui, c’est la même chose. » Et en fait, ce n’est pas le cas. Nous les avons mesurés, et ils sont tous regroupés. , même s’il s’agit d’espèces différentes. Nous avons vérifié – une espèce Quoi – à partir de ce travail morphologique précédent.
« Lorsque nous avons créé des arbres généalogiques à l’aide de l’ADN de chauve-souris, nous avons découvert que ce que nous pensions n’être qu’une seule espèce de grande chauve-souris dans les Îles Salomon était en réalité un cas où de plus grandes chauves-souris évoluaient à partir d’espèces plus petites plusieurs fois dans différentes îles », a déclaré Lavery. « Nous pensons que ces chauves-souris plus grosses ont peut-être évolué pour profiter de proies que les chauves-souris plus petites ne mangent pas. »
Implications pour la conservation et la biologie évolutive
Derad a déclaré que le travail pourrait être « extrêmement important » pour les efforts de conservation visant à identifier les unités évolutives importantes dans ce groupe.
« La taille de l’objet a induit la classification en erreur », a déclaré Dirad. « Il s’avère que les très grandes populations de chauves-souris de chaque île sont fondamentalement génétiquement uniques et méritent d’être préservées. Comprendre cela est vraiment utile. Il y a des problèmes de déforestation. Si nous ne savons pas si ces populations sont uniques, il est difficile de savoir si elles sont uniques. Nous aurions dû faire un effort pour le préserver.
Selon DeCicco, la nouvelle compréhension des chauves-souris à nez feuille était fascinante sur le plan purement théorique.
« Nous étudions les processus évolutifs qui conduisent à la biodiversité », a-t-il déclaré. « Cela montre que la nature est beaucoup plus complexe. Nous, les humains, aimons essayer de trouver des modèles, et les chercheurs aiment essayer de trouver des règles qui s’appliquent à de larges groupes d’organismes. C’est assez fascinant de trouver des exceptions à ces règles. » À partir de différents taxons sur de nombreuses îles différentes – une grande et une petite, ou deux espèces étroitement apparentées qui diffèrent d’une manière ou d’une autre dans la répartition de leur environnement, nous constatons qu’il existe de nombreux scénarios évolutifs différents. cela pourrait produire le même modèle.
Référence : « Évolution parallèle dans un archipel insulaire révélée par le séquençage du génome des chauves-souris à nez feuille Hipposideros » par Tyrone H Lavery, Devon A DeRaad, Piokera S Holland, Karen V Olson, Lucas H DeCicco, Jennifer M Seddon, Luke KP Leung et Robert . JMuel, le 08 mars 2024, développement.
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Une équipe de la NASA dirigée par un scientifique d’origine indienne a révélé la raison de la température élevée de la zone d’amarrage du soleil.
La recherche a utilisé des données recueillies auprès de NASALa fusée-sonde High-Resolution Imaging Coronal (Hi-C) et la mission Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS), combinées à des simulations 3D complexes, pour révéler le rôle potentiel des courants électriques dans le processus de chauffage.
Dans cette région se trouve un réseau complexe de lignes de champ magnétique, ressemblant à des brins invisibles de spaghetti. Cet enchevêtrement magnétique génère des courants électriques qui chauffent les matériaux sur une large plage de températures, allant de 10 000 à 1 million de degrés Fahrenheit. Ce réchauffement localisé dans la mousse semble compléter la chaleur émanant de la couronne torride de plusieurs millions de degrés au-dessus. Ces résultats, détaillés dans Nature Astronomy du 15 avril, fournissent des informations importantes pour comprendre pourquoi la couronne solaire dépasse la température de surface.
« Grâce à nos observations à haute résolution et à nos simulations numériques avancées, nous sommes en mesure de découvrir une partie de ce puzzle qui nous laisse perplexes depuis un quart de siècle », a déclaré l’auteur Sovik Bose, chercheur scientifique chez Lockheed Martin Solar et Lockheed Martin Solar. Laboratoire d’astrophysique, Bay Area Environmental Institute et NASA Ames Research Center dans la Silicon Valley, en Californie. « Cependant, ce n’est qu’une partie du puzzle, cela ne résout pas tout le problème. »
D’autres opportunités de percer le mystère se profilent à l’horizon : Hi-C devrait être lancé à nouveau ce mois-ci pour capturer une éruption solaire, incluant probablement une autre région d’algues en plus d’IRIS. Cependant, pour obtenir des observations suffisamment complètes pour montrer comment la couronne et les algues se réchauffent, scientifiques et ingénieurs développent activement de nouveaux instruments pour la future mission Multi-Eaperture Solar Energy Explorer (MUSE).
La structure minuscule, brillante et inégale constituée de plasma dans l’atmosphère solaire présente une ressemblance frappante avec les plantes terrestres, ce qui a amené les scientifiques à l’appeler « algues ». Cette mousse a été découverte pour la première fois en 1999 par la mission TRACE de la NASA. Ils se forment principalement autour du centre des amas de taches solaires, là où les conditions magnétiques sont fortes.
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