LA FORMATION DES CARTES VISUELLES DANS LE CERVEAU ENFIN ELUCIDEE

22 mars 2017

La perception visuelle est le fruit d’un processus complexe d’analyse des informations qui requiert l’organisation précise de connections nerveuses. L'équipe de Michael Reber, chercheur Inserm,  à l'Institut des neurosciences cellulaires et Intégratives (CNRS) à Strasbourg, en collaboration avec le département de mathématiques de l’université de Cambridge et le département de neurobiologie moléculaire du Salk Institute (San Diego), a mis à jour et modélisé un mécanisme, jusque-là insoupçonné, de formation et d’alignement des cartes visuelles au sein d’une structure du cerveau, le colliculus supérieur, qui contrôle l’attention visuelle. Ces travaux publiés le 14 mars 2017 dans la revue eLife, ouvrent de nouvelles perspectives dans l’étude de la formation des connections nerveuses sensorielles.

La perception visuelle est le fruit d’un processus complexe d’intégration et de computation des informations visuelles par le cerveau. Ces informations sont transférées au cerveau par un type de cellules rétiniennes, les cellules ganglionnaires, via le nerf optique. Ces cellules se connectent au cerveau suivant un motif précis, appelé cartes rétinotopiques, indispensable au traitement des données visuelles. Un défaut dans ce traitement, conséquence d’une altération ou d’un réarrangement de ces cartes visuelles (rétinotopie), peut conduire à des conséquences délétères tant physiologiques que comportementales.

L'équipe de Michael Reber s'est focalisée sur la caractérisation des mécanismes complexes contrôlant la formation des cartes rétinotopiques.

Les chercheurs ont mis à jour un mécanisme de formation et d’alignement des cartes dans une structure du cerveau appelé le colliculus supérieur, chargé du contrôle de l’attention visuelle. En perturbant la signalisation d’une famille de molécules membranaires dans la rétine, les éphrines-A, ils ont démontré que ces molécules étaient transférées dans le colliculus supérieur via les projections rétiniennes, pour contrôler l’alignement rétinotopique sur celles-ci des projections provenant du cortex visuel V1, maintenant ainsi la relation géométrique visuelle entre la rétine et le cortex visuel. Cet alignement rétinotopique des projections du cortex visuel V1 sur celles provenant de la rétine est absolument nécessaire pour permettre une attention visuelle efficace.

Les projections de la rétine (en rouge) et du cortex visuel V1 (en vert) convergent vers le colliculus supérieur (ici en coupe sagittale) et s’alignent.

En plus de l’identification de ce mécanisme, les chercheurs ont modélisé ce phénomène par un algorithme mathématique qui permet la prédiction de la formation des cartes rétinotopiques dans le colliculus supérieur. 

Ce mécanisme, jusque-là insoupçonné, ainsi que l’algorithme, pourraient revêtir un caractère général et représenter un principe fondamental dans la formation des connections nerveuses sensorielles.

Voir aussi le site de l'Institut des sciences biologiques du CNRS

Source
Elise Savier, Stephen J. Eglen, Amélie Bathélémy, Martine Perraut, Frank W. Pfrieger, Greg Lemke  and Michael Reber. A Molecular Mechanism for the Topographic Alignment of Convergent Neural Maps. eLife 14 mars 2017. doi.org/10.7554/eLife.20470

Contact chercheur 
Michael Reber, Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (CNRS/Université de Strasbourg)
michael.reber[at]inserm.fr tél 03 88 45 66 46


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