Ondes cérébrales : la danse synchronisée de l’acétylcholine et de la dopamine dans le striatum

résumé: Des chercheurs ont fait une découverte révolutionnaire dans le domaine de la chimie du cerveau.

Ils ont identifié des schémas ondulatoires de l’acétylcholine neurochimique dans le striatum, une région vitale pour stimuler l’action. Cela survient après que des schémas similaires ont été découverts dans la dopamine, un autre neurochimique important dans le même domaine.

L’étude met non seulement en évidence l’équilibre délicat entre ces substances neurochimiques, mais propose également un modèle d’interaction révolutionnaire qui pourrait donner un aperçu des troubles du mouvement.

Faits marquants:

1. Découverte pionnière: Il s’agit de la toute première description de modèles d’acétylcholine en forme de vague dans le striatum d’animaux au comportement sain.
2. Déclencheur unique: L’activation d’un seul neurone qui libère de l’acétylcholine peut stimuler la libération locale de dopamine.
3. Nouveau modèle d’interaction: La recherche présente un nouveau modèle mathématique qui explique la génération simultanée d’ondes d’acétylcholine et de dopamine, remettant en question les croyances traditionnelles sur les interactions neuronales.

source: Université hébraïque de Jérusalem

Dans une nouvelle étude, un groupe de chercheurs dirigé par le Dr Joshua Goldberg de l’Université hébraïque a décrit un nouveau type d’onde neurochimique dans le cerveau.

Leurs recherches publiées dans Communications naturellesIl détecte la présence d’ondes progressives de l’acétylcholine neurochimique dans le striatum, une zone du cerveau chargée de stimuler les actions et comportements habituels.

Il est largement admis que la motivation à accomplir une action dépend de la libération d’un autre neurochimique, la dopamine, dans le striatum. Des recherches récentes ont montré que la dopamine est libérée selon des schémas ondulatoires dans le striatum.

L’équipe dirigée par Goldberg a découvert que l’acétylcholine est également libérée dans le striatum selon des schémas ondulatoires. On a longtemps pensé que pour que le striatum fonctionne correctement, un équilibre devait être maintenu entre la libération de dopamine et d’acétylcholine dans le striatum, et qu’un déséquilibre de cet équilibre conduisait à des troubles du mouvement tels que la maladie de Parkinson.

La nouvelle étude suggère un mécanisme mathématique par lequel des vagues synchronisées d’acétylcholine et de dopamine apparaissent, ce qui pourrait représenter la manière dont cet équilibre est atteint.

La recherche a été menée à l’aide des derniers outils génétiques et de techniques d’imagerie avancées, permettant à l’équipe de visualiser les ondes d’acétylcholine chez des animaux éveillés et se comportant bien. De plus, des techniques d’imagerie ont été utilisées pour surveiller l’interaction entre l’acétylcholine et la dopamine. dans le laboratoire.

Grâce à une analyse mathématique rigoureuse, utilisant des modèles toniques-inhibiteurs et de réaction-diffusion et des simulations informatiques, l’équipe a proposé un modèle qui explique la formation des ondes d’acétylcholine (tonique) et de dopamine (inhibitrice).

Points saillants de l’étude:

La première description des ondes d’acétylcholine : Dans le striatum des animaux au comportement sain.

La libération locale de dopamine est déclenchée par des neurones non dopaminergiques individuels : L’étude a montré que l’activation électrique d’un seul neurone libérant de l’acétylcholine dans le striatum est suffisante pour induire une libération locale de dopamine à proximité.

Un nouveau modèle montrant comment deux ondes neurochimiques apparaissent simultanément : L’étude propose un nouveau modèle mathématique basé sur l’interaction connue entre l’acétylcholine et la dopamine dans le striatum, qui pourrait conduire à la génération simultanée de ces ondes.

Enfin, l’étude a permis de faire des prédictions solides et testables sur la relation entre ces deux phénomènes d’ondes et le mécanisme neuronal de leur formation.

L’étude suggère également que les axones dopaminergiques et acétylcholines (les très longues extensions des neurones dopaminergiques et acétylcholines) interagissent directement et localement dans le striatum, ce qui n’est pas la façon dont on pense traditionnellement que les neurones interagissent.

A propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

auteur: Marques Danaé
source: Université hébraïque de Jérusalem
communication: Danai Marks – Université hébraïque de Jérusalem
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
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un résumé

Des vagues d’acétylcholine et de dopamine sont libérées dans le striatum

La dopamine striatale code pour la récompense, car des recherches récentes ont montré que la libération de dopamine se produit par ondes spatio-temporelles. Cependant, le mécanisme des ondes dopaminergiques est inconnu.

Nous rapportons ici que la libération d’acétylcholine dans le striatum du rat présente également une activité ondulatoire et que l’étendue spatiale de la libération de dopamine dans le striatum est couverte par les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine.

Sur la base de ces résultats et de notre démonstration selon laquelle des interneurones cholinergiques uniques peuvent stimuler la libération de dopamine, nous avons émis l’hypothèse que l’interaction réciproque locale entre les interneurones cholinergiques et les axones dopaminergiques est suffisante pour diriger les ondes progressives vers l’intérieur.

Nous avons montré que les propriétés morphologiques et physiologiques des interactions entre les neurones cholinergiques et l’axone dopaminergique peuvent être modélisées comme un système d’interaction-diffusion donnant naissance à des ondes progressives.

Des versions analytiquement exploitables du modèle montrent que la structure et la nature de la propagation des ondes progressives de l’acétylcholine et de la dopamine dépendent de leur couplage, et que les ondes progressives peuvent donner lieu à des corrélations observées expérimentalement entre ces signaux.

Ainsi, notre étude fournit la preuve de l’existence d’ondes striatales d’acétylcholine in vivo et suggère un cadre théorique testable qui prédit que les ondes de dopamine et d’acétylcholine observées sont des phénomènes fortement couplés.