Vidéo : Il a également été constaté que plusieurs régions cérébrales potentiellement impliquées dans l’encodage de la mémoire (en haut) sont impliquées dans le rappel lors de la réactivation (en bas).
Opinion Suite
Crédit: Tonegawa Lab / MIT Picower Institute
Une nouvelle étude menée par des scientifiques de Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire Le MIT présente les preuves les plus complètes et les plus rigoureuses à ce jour que le cerveau des mammifères stocke une seule mémoire dans un complexe largement distribué et fonctionnellement connecté couvrant de nombreuses régions du cerveau, plutôt qu’un ou même quelques endroits.
Le pionnier de la mémoire, Richard Simon, a prédit un tel « complexe d’engrammes standardisé » il y a plus d’un siècle, mais la réalisation d’une nouvelle étude confirmant son hypothèse nécessite l’application de plusieurs techniques développées récemment. Dans l’étude, l’équipe a identifié et catégorisé des dizaines de zones qui n’étaient pas connues auparavant pour être impliquées dans la mémoire et a montré que le rappel de la mémoire devient comportementalement plus robuste lorsque plusieurs zones de stockage de mémoire sont réactivées, plutôt qu’une seule.
« Lorsque nous parlons de stockage de mémoire, nous parlons généralement tous de l’hippocampe ou du cortex », a déclaré Dheeraj Roy, co-auteur et co-auteur. La recherche a commencé alors qu’il était étudiant diplômé au laboratoire RIKEN-MIT de génétique des circuits neuronaux à l’Institut Picower dirigé par l’auteur principal et professeur Picower Susumu Tonegawa. Cette étude reflète la description plus complète des cellules de codage de la mémoire, ou «engrammes» de la mémoire, réparties dans le cerveau, et pas seulement dans les zones de mémoire connues. Il fournit essentiellement une liste de premier rang des régions d’engrammes à haute probabilité. Cette liste devrait conduire à de nombreuses autres études futures, dont nous sommes ravis, à la fois dans nos laboratoires et par d’autres groupes. »
En plus de Roy, qui est maintenant McGovern Fellow au Broad Institute du MIT et à l’Université de Harvard et au laboratoire de neurosciences du professeur Gubeng Feng au MIT, les autres auteurs principaux de l’étude sont Young Geun Park, Minyoung Kim, Ying Zhang et Sachi Ogawa.
mémoire de carte
L’équipe a pu cartographier les régions impliquées dans le complexe engramme en effectuant une analyse impartiale de plus de 247 régions cérébrales chez des souris qui ont été transférées de leur cage d’origine à une autre cage où elles ont ressenti un choc électrique léger mais mémorable. Dans un groupe de souris, leurs neurones ont été conçus pour devenir fluorescents lorsqu’ils expriment un gène nécessaire pour coder la mémoire. Dans un autre groupe, les cellules activées en rappelant normalement la mémoire de déclenchement (par exemple, lorsque les souris sont revenues à la position de départ) ont été marquées par fluorescence à la place. Les cellules activées par codage de la mémoire ou par rappel peuvent ainsi être facilement vues au microscope après que les cerveaux ont été préservés et nettoyés optiquement à l’aide d’une technique appelée SHIELD, développée par le co-auteur Kwanghun Chung, professeur associé à l’Institut Picower, Institut de génie médical et des sciences et Département de génie chimique. À l’aide d’un ordinateur pour compter les cellules fluorescentes dans chaque échantillon, l’équipe a produit des cartes à l’échelle du cerveau des régions qui semblaient contenir une importante activité de codage ou de rappel de la mémoire.
Les cartes ont mis en évidence de nombreux domaines qui seraient censés être impliqués dans la mémoire, mais aussi de nombreux domaines qui ne l’étaient pas. Pour aider à déterminer quelles régions auraient pu être activées par une activité non liée à la mémoire de tir, l’équipe a comparé ce qu’ils ont vu chez les souris qui tirent ou encodent la récupération avec ce qu’ils ont vu dans le cerveau des témoins qui ont simplement été laissés dans leur cage. . Cela leur a permis de calculer « l’indice d’engramme » de l’ordre de 117 régions cérébrales avec une forte probabilité de participer au complexe de mémoire d’engramme. Ils ont approfondi l’analyse en concevant de nouvelles souris dans lesquelles les neurones impliqués à la fois dans le codage de la mémoire et le rappel peuvent être doublement marqués, révélant ainsi les cellules qui interfèrent avec ces activités.
Pour être vraiment une cellule d’engramme, notent les auteurs, un neurone doit être activé à la fois dans le codage et la mémorisation.
« Ces expériences ont non seulement révélé une réactivation importante des engrammes dans les régions de l’hippocampe et de l’amygdale, mais ont également démontré une réactivation dans plusieurs structures thalamiques, corticales, cérébrales et du tronc cérébral », ont écrit les auteurs. « Il est important de noter que lorsque nous avons comparé les régions du cerveau identifiées par l’analyse de l’indice d’engramme avec ces régions réactivées, nous avons observé qu’environ 60 % des régions étaient cohérentes entre les analyses. »
Manipulation de la mémoire
Après avoir classé les régions les plus susceptibles d’être impliquées dans le complexe d’engrammes, l’équipe s’est engagée dans plusieurs manipulations pour tester directement leurs prédictions et déterminer comment les régions d’engrammes complexes fonctionnent ensemble.
Par exemple, ils ont conçu des souris pour que les cellules activées par le codage de la mémoire deviennent également contrôlables par des éclairs de lumière (une technique appelée « optogénétique »). Les chercheurs ont ensuite appliqué des éclairs de lumière pour sélectionner des régions du cerveau à partir d’une liste d’indices d’engrammes pour voir si leur stimulation reproduirait artificiellement un comportement de mémoire de peur gelée sur place, même lorsque les souris étaient placées dans une cage « neutre » où le déclenchement ne s’était pas produit.
« Remarquablement, toutes ces régions du cerveau ont induit un fort rappel de la mémoire lorsqu’elles sont stimulées par l’optogénétique », notent les chercheurs. De plus, les régions stimulées dont l’analyse suggérait qu’elles étaient insignifiantes pour le glissement de la mémoire n’ont en fait produit aucun comportement de gel.
L’équipe a ensuite démontré comment les différentes régions du complexe d’engrammes sont connectées. Ils ont sélectionné deux régions de mémoire bien connues, CA1 de l’hippocampe et de l’amygdale latérale basale (BLA), et des cellules engrammes activées visuellement pour induire un comportement de rappel de mémoire en cage neutre. Ils ont découvert que la stimulation de ces régions produisait une activité de récupération de la mémoire dans des régions « ultérieures » spécifiques identifiées comme membres potentiels du complexe engramme. Pendant ce temps, l’inhibition visuelle de la récupération de la mémoire de déclenchement normale dans le CA1 ou le BLA (c’est-à-dire lorsque les souris ont été renvoyées dans la cage où elles ont testé le déclenchement) a réduit l’activité dans les régions du complexe engramme en aval par rapport à ce qu’elles ont mesuré chez les souris avec des conditions normales et sans entrave. rappeler.
D’autres expériences ont montré que les activations optogénétiques des neurones engrammes complexes suivaient des schémas similaires à ceux observés dans la récupération de la mémoire naturelle. Ainsi, après avoir démontré que l’encodage et la récupération de la mémoire naturelle semblent se produire dans un vaste complexe d’engrammes, l’équipe a décidé de tester si la réactivation de plusieurs régions améliorerait le rappel de la mémoire par rapport à la réactivation d’une seule région. Après tout, des expériences antérieures ont montré que l’activation d’une seule zone de l’engramme ne produit pas un rappel aussi explicite qu’une récupération normale. Cette fois, l’équipe a utilisé un moyen chimique pour stimuler différentes régions complexes de l’engramme et, lorsqu’elle l’a fait, elle a en fait découvert que la stimulation de jusqu’à trois régions impliquées en même temps produisait un comportement de congélation plus fort que la stimulation d’une ou deux régions seulement.
En stockant une seule mémoire via un composé aussi répandu, a déclaré Roy, le cerveau peut rendre la mémoire plus efficace et flexible.
« Différents engrammes de mémoire peuvent nous permettre de reconstruire des souvenirs plus efficacement lorsque nous essayons de nous souvenir d’un événement passé (de même pour les engrammes initiaux où différents engrammes peuvent apporter des informations différentes de l’expérience originale) », a-t-il déclaré. « Deuxièmement, dans des conditions pathologiques, si certaines régions sont altérées, les mémoires distribuées nous permettront de nous souvenir des événements passés, et d’une certaine manière d’être plus robustes contre les dommages régionaux. »
À plus long terme, la deuxième idée pourrait indiquer une stratégie clinique pour traiter les troubles de la mémoire : « Si certains cas de troubles de la mémoire sont causés par des défauts de l’hippocampe ou du cortex, pouvons-nous cibler des cellules Engram non étudiées dans d’autres régions et une telle manipulation peut-elle restaurer une fonction de mémoire ? ? »
Ce n’est là qu’une des nombreuses nouvelles questions que les chercheurs peuvent se poser maintenant que l’étude a révélé une liste d’endroits où rechercher au moins un type de mémoire dans le cerveau des mammifères.
Les autres auteurs de l’article sont Nicholas Dianapoli, Sheeny Jo, Jay Choo, Heejin Choi, Lee Kaminsky, Jared Martin, Olivia Mosto et Tomomi Aida.
Les sources de financement comprennent la JPB Foundation, le RIKEN Center for Brain Science, le Howard Hughes Institute of Medicine, le Warren Alpert Award for Distinguished Researchers, les National Institutes of Health, le Burroughs Wellcome Fund, le Searle Scholars Program et le Packard Prize in Sciences et Ingénierie. , NARSAD Young Investigator Award, McKnight Foundation Technology Award, NCSOFT Cultural Foundation et Institute of Basic Sciences.
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La cartographie à l’échelle du cerveau révèle que les engrammes d’une seule mémoire sont répartis dans plusieurs régions du cerveau
La mission de sept ans a donné à la NASA un échantillon de l’astéroïde, ce qui pourrait nous aider à en apprendre davantage sur les astéroïdes potentiellement dangereux et sur l’origine des matières organiques et de l’eau sur Terre.
La NASA a pu collecter le tout premier échantillon d’astéroïde après l’atterrissage réussi de la capsule OSIRIS-REx sur Terre.
La mission OSIRIS-REx a débuté en 2016, lorsque le vaisseau spatial a commencé son voyage pour cartographier et analyser l’astéroïde Bennu. Il s’agit de l’un des nombreux astéroïdes géocroiseurs de grande taille qui ont été classés comme susceptibles d’entrer en collision avec la Terre.
La mission de sept ans s’est terminée hier (24 septembre) lorsque la capsule OSIRIS-REx a atterri aux États-Unis, transportant des roches et de la poussière collectées sur l’astéroïde.
Cette capsule a été déplacée vers une salle blanche temporaire pour être inondée d’un flux continu d’azote. La NASA a déclaré que le flux d’azote empêcherait les contaminants terrestres d’entrer afin de garantir que l’échantillon d’astéroïde reste pur pour l’analyse scientifique.
On espère que cet échantillon en apprendra davantage aux scientifiques sur les astéroïdes potentiellement dangereux. Les échantillons pourraient également en révéler davantage sur la composition de la planète et l’origine des matières organiques, comme l’eau, qui ont donné naissance à la vie sur Terre.
Le professeur Dante Lauretta, chercheur principal de la mission OSIRIS-REx, a décrit ce résultat comme une étape importante pour la science « dans son ensemble » et un témoignage de « ce que nous pouvons réaliser lorsque nous nous unissons pour un objectif commun ».
« Mais n’oublions pas que même si cela peut sembler la fin d’un chapitre incroyable, ce n’est en réalité que le début d’un autre », a déclaré Loretta. « Nous avons désormais une opportunité sans précédent d’analyser ces échantillons et d’approfondir les secrets de notre système solaire. »
La NASA prévoit d’autres missions liées aux astéroïdes, comme Psyché, qui vise à atteindre un astéroïde en orbite autour du soleil entre Mars et Jupiter. Ce vaisseau spatial devrait être lancé le mois prochain.
Cela fait également un an que la NASA a testé avec succès le test DART (Double Asteroid Redirection Test), capable de modifier l’orbite d’un astéroïde en entrant en collision avec lui à grande vitesse.
« Ces missions prouvent une fois de plus que la NASA fait de grandes choses », a déclaré l’administrateur de la NASA, Bill Nelson. « Les choses qui nous inspirent et nous unissent. Les choses qui ne montrent rien sont hors de notre portée lorsque nous travaillons ensemble.
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Il y a encore des millions d’années, l’Australie était un paradis pour les araignées.
Au cœur de ce continent aride, des scientifiques ont découvert le fossile parfaitement préservé d’une grande et frappante araignée qui errait et chassait dans une forêt tropicale luxuriante.
Ce n’est pas seulement une araignée fossilisée. Il ne s’agit que du quatrième fossile d’araignée jamais découvert en Australie, et du premier au monde, d’une araignée appartenant à la grande famille des Barychelidae, des araignées-trappes à pattes en brosse. La nouvelle espèce, qui vivait au Miocène il y a 11 à 16 millions d’années, a été officiellement nommée Mégamodontium McCloskey.
Deux parties du fossile. Mégamodontium McCloskey Il était conservé entre les rochers comme la garniture d’un sandwich à l’araignée. (Musée australien)
« Seuls quatre fossiles d’araignées ont été découverts sur l’ensemble du continent, ce qui rend difficile pour les scientifiques de comprendre leur histoire évolutive. C’est pourquoi cette découverte est si importante, car elle révèle de nouvelles informations sur l’extinction des araignées et comble une lacune dans l’histoire. Musée de la Nouvelle-Galles du Sud et de l’Australie : « Comprendre le passé ».
« Les plus proches parents vivants de ce fossile vivent maintenant dans les forêts humides de Singapour et même de Papouasie-Nouvelle-Guinée. Cela suggère que le groupe vivait dans des environnements similaires sur le continent australien, mais a ensuite disparu à mesure que l’Australie devenait plus sèche. »
L’araignée a été découverte parmi une riche collection de fossiles du Miocène, trouvés dans une zone de prairie de la Nouvelle-Galles du Sud connue sous le nom de McGraths Flat.
Cet assemblage est si exceptionnel qu’il a été classé comme Lagerstätte, une couche fossile sédimentaire qui préserve parfois les tissus mous.
Le type de roche trouvée au fond des fossiles rend l’ensemble de la collection encore plus fascinant : il s’agit d’un type de roche riche en fer appelée GoethiteDans lequel on trouve rarement des fossiles exceptionnels. Le processus de préservation était si détaillé que les chercheurs ont pu reconnaître les moindres détails du corps de l’araignée, la plaçant en toute confiance à proximité du genre moderne. monodonte – Mais il est cinq fois plus grand.
Ce n’est pas très énorme, comme monodonte Il est généralement assez petit, mais il s’agit toujours du deuxième plus grand fossile d’araignée jamais découvert dans le monde. Mégamodontium McCloskeyLa longueur de son corps est de 23,31 mm, soit un peu moins d’un pouce. Avec ses jambes écartées, il peut tenir confortablement dans la paume de votre main.
La taille massive de la bête ancienne rend la préservation détaillée de ses caractéristiques physiques encore plus impressionnante.
« La microscopie électronique nous a permis d’étudier les moindres détails des griffes et des poils des pattes, des pattes et du corps principal de l’araignée », explique le virologue Michael Freese de l’Université de Canberra, qui a scanné les fossiles en utilisant la microscopie à empilement.
« Les soies sont des structures ressemblant à des cheveux qui peuvent remplir diverses fonctions. Elles peuvent détecter les produits chimiques et les vibrations, défendre l’araignée contre les attaquants et même émettre des sons. »
Cette découverte pourrait donner des indices sur la façon dont l’Australie a changé au fil du temps, alors que le paysage s’est considérablement asséché. il n’y a pas monodonte ou Mégamodontium Araignées vivant aujourd’hui en Australie, ce qui suggère que la sécheresse pendant et après le Miocène a été responsable de l’anéantissement local de certaines lignées d’araignées.
Nous pourrions même apprendre pourquoi il y a si peu d’araignées-trappes préservées dans les archives fossiles.
« Non seulement c’est la plus grande araignée fossile jamais trouvée en Australie, mais c’est aussi le premier fossile de la famille des Barychelidae découvert dans le monde », explique l’arachnologue Robert Raven du Queensland Museum.
« Il existe aujourd’hui environ 300 espèces d’araignées-trappes vivantes, mais elles ne semblent pas se transformer en fossiles très souvent. Cela peut être dû au fait qu’elles passent beaucoup de temps dans des terriers et ne sont donc pas dans le bon environnement pour se fossiliser. » « .
Les premiers échantillons d’astéroïdes prélevés par la NASA depuis l’espace lointain ont atterri en parachute dans le désert de l’État américain de l’Utah.
Lors d’un survol de la Terre, le vaisseau spatial Osiris-Rex a relâché l’échantillon de la capsule à une distance de 101 390 kilomètres (63 000 miles). La petite capsule a atterri quatre heures plus tard sur une zone reculée de terrain militaire, tandis que le vaisseau mère s’est lancé à la poursuite d’un autre astéroïde.
Les scientifiques estiment que la capsule contient au moins une tasse de décombres d’astéroïdes riches en carbone connus sous le nom de Bennu, mais ils ne le sauront pas avec certitude tant que le conteneur ne sera pas ouvert.
Une partie s’est déversée et a flotté lorsque le vaisseau spatial a été tellement emporté que le couvercle du conteneur s’est coincé lors de l’assemblage il y a trois ans.
La capsule lancée par le vaisseau spatial Osiris-Rex. Photo : NASA/AFP
La capsule repose à la surface du désert près du parachute après son atterrissage sur Terre. Photo : NASA TV/AFP
Le Japon, le seul autre pays à avoir restitué des échantillons d’astéroïdes, en a collecté environ une cuillère à café lors de deux missions sur des astéroïdes.
Les cailloux et la poussière livrés dimanche représentent la plus grande quantité provenant de l’extérieur de la Lune. Les échantillons, préservés depuis l’aube de notre système solaire il y a 4,5 milliards d’années, aideront les scientifiques à mieux comprendre comment la Terre et la vie se sont formées.
Le vaisseau-mère Osiris-Rex a décollé lors d’une mission d’un milliard de dollars en 2016. Il est arrivé à Bennu deux ans plus tard et, à l’aide d’un long aspirateur, a arraché les débris de la petite roche spatiale ronde en 2020. À son retour, le le vaisseau spatial avait parcouru 4 milliards de kilomètres.
Les efforts de sauvetage de la NASA dans l’Utah comprenaient des hélicoptères ainsi qu’une salle blanche temporaire installée au champ d’essai et d’entraînement du ministère américain de la Défense dans l’Utah. Les échantillons seront transférés lundi matin vers un nouveau laboratoire du Johnson Space Center de la NASA à Houston. Le bâtiment abrite déjà des roches lunaires collectées par les astronautes d’Apollo il y a plus d’un demi-siècle.
Une image composite de 12 images de l’astéroïde Bennu, prises par le vaisseau spatial Osiris-Rex à une distance de 15 miles. Image : NASA/Goddard/Université de l’Arizona/PA Wire
Le scientifique principal de la mission, Dante Lauretta de l’Université d’Arizona, accompagnera les échantillons au Texas. Il a déclaré avant d’atterrir que l’ouverture du conteneur à Houston dans un jour ou deux serait le « véritable moment de vérité », étant donné l’incertitude quant à la quantité contenue à l’intérieur.
Les ingénieurs estiment qu’une canette contient 250 grammes de haricots, plus ou moins 100 grammes. Même au strict minimum, cela dépasserait facilement les exigences minimales de la mission, a déclaré le Dr Loretta.
La conservatrice en chef de la NASA, Nicole Luning, a déclaré qu’il faudrait quelques semaines pour obtenir une mesure précise.
La NASA prévoit d’organiser une présentation publique et un événement d’information en octobre.
Bennu orbite actuellement autour du Soleil à 80,4 millions de kilomètres (50 millions de miles) de la Terre et mesure environ un tiers de mile de diamètre, soit à peu près la taille de l’Empire State Building mais en forme de sommet tournant. On pense qu’il s’agit de la partie brisée d’un astéroïde beaucoup plus gros.
Au cours d’une enquête de deux ans, Osiris Rex a découvert que Bennu était un gros tas de décombres rempli de roches et de cratères. La surface était si meuble que le bras à vide du vaisseau spatial s’est enfoncé d’un pied ou deux dans l’astéroïde, aspirant plus de matière que prévu et coinçant le revêtement.
Les membres de l’équipe de la NASA ont diffusé dimanche en direct une mission de retour et de récupération d’échantillons de l’astéroïde Osiris-Rex à Dugway, dans l’Utah. Photographie : George Fry/Getty Images
Ces observations rapprochées pourraient devenir utiles à la fin du siècle prochain. Bennu devrait s’approcher dangereusement de la Terre en 2182, peut-être suffisamment près pour entrer en collision avec elle. Selon le Dr Loretta, les données collectées par OSIRIS-REx contribueront à tout effort visant à dévier l’astéroïde.
Osiris Rex poursuit déjà l’astéroïde Apophis et l’atteindra en 2029.
Il s’agit du troisième échantillon renvoyé par la NASA lors d’une mission robotique dans l’espace lointain. Le vaisseau spatial Genesis a largué des morceaux de vent solaire en 2004, mais les échantillons ont été endommagés lorsque le parachute s’est rompu et que la capsule a heurté la Terre. Le vaisseau spatial Stardust a transporté avec succès de la poussière de comète en 2006.
Les projets de la NASA visant à renvoyer des échantillons de Mars ont été suspendus après qu’un comité d’examen indépendant ait critiqué le coût et la complexité. Le rover martien Perseverance a passé les deux dernières années à collecter des échantillons de carottes pour un éventuel transport sur Terre. -AP
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