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# Biologie# Neurosciences

L'impact des expériences visuelles précoces sur le développement du cerveau

Cette recherche met en avant le rôle crucial des premières expériences visuelles pour le fonctionnement du cerveau.

Rashi Pant, K. Pitchaimuthu, J. P. Ossandon, I. Shareef, S. Lingareddy, J. Finsterbusch, R. Kekunnaya, B. Röder

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Les périodes sensibles sont des moments importants dans la vie d'une personne où l'expérience a un gros impact sur le cerveau. Ces périodes sont cruciales pour le développement de diverses fonctions, surtout chez les jeunes animaux et les humains. Les recherches montrent que certaines zones du cerveau, surtout celles liées à la vision, se développent différemment selon les expériences vécues pendant ces moments critiques.

Le Rôle des Circuits Neuronaux Inhibiteurs

Des expériences sur des animaux révèlent que la croissance des circuits locaux dans le cerveau qui inhibent les signaux est super importante pendant les périodes sensibles. Quand les animaux manquent d'expérience, comme la vision à la naissance, leurs circuits inhibiteurs se développent pas comme il faut. Ça peut entraîner des problèmes dans la façon dont le cerveau régule les signaux excitants, qui sont les signaux qui favorisent l'Activité cérébrale.

Changements Après les Périodes Sensibles

Une fois la période sensible terminée, la stabilité des circuits neuronaux est maintenue par un équilibre entre les signaux excitants et inhibiteurs. Cet équilibre est essentiel pour un fonctionnement normal du cerveau. Des études ont montré que des variations dans le ratio de ces signaux peuvent affecter la façon dont le cerveau traite l'information.

Expérience Visuelle et Développement

Chez les humains, les premières semaines et mois de vie sont critiques pour le développement du système visuel. Si un bébé naît avec des problèmes de vision, comme des Cataractes congénitales, ça peut mener à des problèmes durables même après le retrait des cataractes. Les recherches indiquent que si le traitement arrive trop tard, les enfants peuvent jamais retrouver complètement leurs capacités visuelles, y compris la clarté de la vue et la perception des profondeurs.

Impact de la Cécité Congénitale

Les enfants ayant un antécédent de cécité congénitale montrent souvent des signes de traitement visuel altéré même après avoir retrouvé la vue. Par exemple, ils peuvent avoir du mal à reconnaître les visages ou à détecter le mouvement. Ces défis viennent des changements dans le développement de leur cerveau pendant les périodes sensibles, où l'entrée visuelle était manquante.

Études de Neuroimagerie

Les études de neuroimagerie donnent des aperçus sur comment les expériences visuelles façonnent le cerveau. Quand les chercheurs examinent des personnes qui ont retrouvé la vue après avoir été aveugles à la naissance, ils remarquent des différences dans l'activité cérébrale par rapport à celles qui n'ont pas ce passé. Ces différences peuvent indiquer un niveau d'excitation cérébrale plus élevé que la normale, ce qui suggère que leurs circuits visuels pourraient ne pas fonctionner de la même manière que ceux qui ont eu des expériences visuelles normales.

Mesurer l'Activité Cérébrale

En utilisant des techniques comme la Spectroscopie par Résonance Magnétique (MRS) et l'Électroencéphalographie (EEG), les scientifiques peuvent mesurer comment différents Neurotransmetteurs dans le cerveau se comportent. Les neurotransmetteurs comme le GABA et le glutamate jouent un rôle important dans la transmission des signaux dans le cerveau. Un niveau de glutamate plus élevé suggère une excitation accrue, tandis que le GABA indique une inhibition.

Conception de l'Étude

Dans cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur des personnes ayant subi une chirurgie pour retirer des cataractes congénitales à différents âges. Ils ont mesuré les niveaux de neurotransmetteurs dans le cortex visuel et les ont comparés à ceux d'individus normalement voyants. Ils ont également évalué comment ces niveaux sont liés à l'activité cérébrale enregistrée par EEG.

Groupes de Participants

Les participants comprenaient deux groupes. Un groupe était composé d'individus ayant un antécédent de cataractes congénitales, tandis que l'autre groupe incluait des individus normalement voyants. Les deux groupes ont été appariés selon l'âge pour assurer des comparaisons équitables.

Collecte des Données

Les données ont été recueillies en plusieurs étapes. D'abord, les participants ont passé des scans MRS pour mesurer les niveaux neurochimiques. Ensuite, l'EEG a été enregistré dans différentes conditions : yeux ouverts, yeux fermés, et pendant une stimulation visuelle. Ça a permis aux chercheurs d'évaluer l'activité cérébrale par rapport aux expériences visuelles.

Analyser les Niveaux Neurochimiques

Les chercheurs ont trouvé que les individus ayant un antécédent de cataractes congénitales avaient un ratio de glutamate par rapport au GABA plus bas dans leur cortex visuel. Ça suggère un équilibre différent entre excitation et inhibition par rapport à ceux qui étaient normalement voyants. Il n'y avait pas de différence significative dans d'autres zones du cerveau, comme le cortex frontal, qui a servi de contrôle.

Mesures de l'Activité Cérébrale

L'analyse EEG a révélé que les individus ayant un antécédent de cataractes congénitales montraient des schémas d'activité cérébrale différents. Plus précisément, leur pente aperiodique était plus raide, indiquant des niveaux d'excitation accrus. Ça a été constant dans différentes conditions, suggérant un schéma stable d'activité cérébrale altérée.

Explorer l'Acuité Visuelle

L'acuité visuelle, ou la clarté de la vue, variait parmi les participants. Les chercheurs ont noté que ceux avec des ratios de glutamate à GABA plus élevés avaient une acuité visuelle plus faible, particulièrement quand leurs yeux étaient fermés. Ça souligne que l'équilibre de ces neurotransmetteurs pourrait influencer non seulement l'activité cérébrale mais aussi les fonctions visuelles pratiques.

Différences Structurelles dans le Cerveau

Un autre aspect intéressant de cette recherche est les changements structurels observés dans les cerveaux des individus avec un antécédent de cécité congénitale. Certaines études ont montré que leur cortex visuel est plus épais que celui des personnes normalement voyantes, suggérant un manque de taille synaptique typique qui se produit normalement avec les expériences visuelles.

L'Importance de l'Intervention Précoce

Les résultats soulignent l'importance de l'expérience visuelle précoce. Pour les individus qui ont retrouvé la vue après une grande privation visuelle, leur cerveau peut ne pas s'ajuster aussi efficacement que ceux qui ont eu une vision normale depuis la naissance. Les effets de la cécité précoce peuvent créer des changements durables qui sont difficiles à inverser.

Corréler les Niveaux de Neurotransmetteurs et les Fonctions Visuelles

L'étude a aussi exploré comment les niveaux de neurotransmetteurs étaient liés aux fonctions visuelles. Les niveaux de neurotransmetteurs étaient corrélés avec l'acuité visuelle chez les individus ayant subi une restauration de la vue. Ceux avec des niveaux plus équilibrés semblaient mieux performer dans les tâches visuelles.

Implications pour la Réhabilitation

Ces aperçus peuvent influencer la manière dont les programmes de réhabilitation sont conçus pour les individus se remettant d'une cécité congénitale. Comprendre comment leurs cerveaux traitent l'information visuelle différemment peut aider à créer des approches sur mesure qui répondent mieux à leurs besoins.

Conclusion

La recherche éclaire à quel point les expériences visuelles précoces sont cruciales pour le développement du cerveau. Les différences dans les niveaux de neurotransmetteurs et l'activité cérébrale chez les individus qui étaient aveugles à la naissance et ont ensuite retrouvé la vue révèlent l'impact durable de ces premières expériences. À l'avenir, cette connaissance peut contribuer à de meilleures stratégies pour soutenir la récupération visuelle et améliorer la qualité de vie des individus avec des parcours similaires.

Source originale

Titre: Altered visual cortex excitatory/inhibitory ratio following transient congenital visual deprivation in humans

Résumé: Non-human animal models have indicated that the ratio of excitation to inhibition (E/I) in neural circuits is experience dependent and changes across development. Here, we assessed 3T Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) and electroencephalography (EEG) markers of cortical E/I ratio in ten individuals who had been treated for dense bilateral congenital cataracts, after an average of 12 years of blindness, to test for dependence of the E/I ratio in humans on early visual experience. First, participants underwent MRS scanning at rest with their eyes opened and eyes closed, to obtain visual cortex Gamma-Aminobutyric Acid (GABA+) concentration, Glutamate/Glutamine (Glx) concentration and the concentration ratio of Glx/GABA+, as measures of inhibition, excitation, and E/I ratio respectively. Subsequently, EEG was recorded to assess aperiodic activity (1-20 Hz) as a neurophysiological measure of the cortical E/I ratio, during rest with eyes open and eyes closed, and during flickering stimulation. Across conditions, congenital cataract-reversal individuals demonstrated a significantly lower visual cortex Glx/GABA+ ratio, and a higher intercept and steeper aperiodic slope at occipital electrodes, compared to age-matched sighted controls. In the congenital cataract-reversal group, a lower Glx/GABA+ ratio was associated with better visual acuity, and Glx concentration correlated positively with the aperiodic intercept in the conditions with visual input. We speculate that these findings result from an increased E/I ratio of the visual cortex as a consequence of congenital blindness, which might require commensurately increased inhibition in order to balance the additional excitation from restored visual input. The lower E/I ratio in congenital cataract-reversal individuals would thus be a consequence of homeostatic plasticity.

Auteurs: Rashi Pant, K. Pitchaimuthu, J. P. Ossandon, I. Shareef, S. Lingareddy, J. Finsterbusch, R. Kekunnaya, B. Röder

Dernière mise à jour: 2024-11-01 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.18.590147

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.18.590147.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

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