Comment les cerveaux différents traitent l'information
Un aperçu de comment les cerveaux des primates et des rongeurs s'organisent et communiquent.
Mélissa Glatigny, Françoise Geffroy, Timo van Kerkoerle
― 7 min lire
Table des matières
- Les Couches du Bureau
- Pourquoi C’est Important ?
- Le Grand Débat : Feedback vs. Feedforward
- Les Différences Entre Singes et Souris
- Peut-on Mesurer Cela ?
- Découvertes Surprenantes
- Voir c’est Croire
- Les Acteurs Clés : Interneurones
- Souris vs. Singes : Une Comparaison
- Ce Que Tout Cela Veut Dire
- Conclusion : Et Après ?
- Source originale
Le cerveau des primates, surtout le Néocortex, c'est un peu comme un bureau bien organisé avec différents départements qui bossent ensemble. Ce bureau a une Hiérarchie où certains départements s'occupent des tâches simples, comme collecter des infos sensorielles de base (pense à eux comme à la salle du courrier), tandis que d'autres gèrent des tâches plus complexes, comme la prise de décision (comme le bureau des exécutifs).
Les Couches du Bureau
Dans ce bureau-cerveau, différentes couches ont des rôles différents. Les couches supérieures envoient des infos vers les couches inférieures. Tu peux imaginer ça comme un manager qui file des tâches aux stagiaires dans le bureau du courrier. Les couches inférieures ramènent ensuite l’info pour faire leur boulot.
Il y a deux types de connexions principales dans ce bureau : les Connexions feedforward et les connexions feedback. Les connexions feedforward s'assurent que les infos de base arrivent au bon département. Les connexions feedback permettent aux supérieurs de vérifier ce qui se passe dans les niveaux inférieurs.
Pourquoi C’est Important ?
Cette organisation aide les scientifiques à comprendre comment différentes parties du cerveau interagissent. Par exemple, en étudiant combien d'employés (neurones) bossent dans chaque département (zone corticale), les chercheurs peuvent déterminer le rôle de ce département dans l'organisation.
Les scientifiques ont analysé cette hiérarchie chez les singes et les souris pour voir comment leurs structures cérébrales se comparent. Chez les singes, il semble que les zones supérieures du cerveau aient des tâches différentes que chez les souris. Ça peut nous aider à comprendre notre cerveau et comment il traite ce qu'on voit et ce qu'on vit.
Le Grand Débat : Feedback vs. Feedforward
L'une des grandes discussions parmi les scientifiques est de savoir combien de connexions feedback par rapport aux connexions feedforward existent dans le cerveau. Certains pensent que les connexions feedback sont beaucoup plus courantes que les feedforward, surtout dans le cortex visuel (la partie du cerveau qui traite ce qu'on voit). Imagine dire, "Hé, je sais que tu regardes le courrier, mais n'oublie pas notre réunion plus tard !"
À l'inverse, il y en a qui soutiennent que pour certaines tâches, comme le traitement des images, les connexions feedforward pourraient être plus importantes. C'est un peu comme dire que si la salle du courrier ne fait pas bien son boulot, tout le bureau en souffre.
Les Différences Entre Singes et Souris
Maintenant, parlons de la différence entre les cerveaux des primates et ceux des rongeurs. Bien que les deux aient une hiérarchie, les chercheurs pensent que le cerveau de la souris est plus une organisation plate, où tout fonctionne de façon plus chaotique, contrairement au bureau organisé des primates. Ça veut dire que les souris pourraient réagir plus sur le vif.
Par exemple, alors que les singes ont des zones dans leur cerveau spécialisées dans la prise de décision de haut niveau, les souris semblent juste réagir aux infos qu'elles reçoivent sans trop de traitement. Elles voient une collation et y vont, tandis qu'un singe pourrait planifier la meilleure façon d'atteindre la collation.
Peut-on Mesurer Cela ?
Pour mieux comprendre comment ces départements fonctionnent, les scientifiques utilisent diverses techniques. Une façon est d'examiner des types spécifiques de neurones, qui ressemblent aux employés de bureau dans chaque département. En mesurant combien de types particuliers de neurones se trouvent dans différentes zones, les scientifiques peuvent évaluer leurs rôles.
Par exemple, certains types de neurones sont impliqués dans des réactions rapides, tandis que d'autres gèrent des réponses plus lentes et réfléchies. En utilisant ces marqueurs, les chercheurs peuvent voir combien d'activité feedback ou feedforward se produit dans différentes zones cérébrales.
Découvertes Surprenantes
Dans des études sur des singes et des souris, les chercheurs ont trouvé des choses surprenantes. Chez les singes, ils ont remarqué un schéma clair où les zones inférieures du cerveau sont axées sur des actions feedforward rapides, tandis que les zones supérieures gèrent des opérations feedback plus complexes.
Cependant, chez les souris, les chercheurs ont découvert que les connexions ne suivaient pas cette hiérarchie claire. Elles étaient plus mélangées et moins organisées que chez les singes.
Voir c’est Croire
Comment les scientifiques testent ces idées ? Ils utilisent souvent diverses méthodes de coloration qui leur permettent de visualiser où se trouvent certains neurones dans le cerveau. Cette technique est similaire à colorier dans un livre de coloriage. Une fois les neurones teintés, les scientifiques peuvent voir combien il y a de neurones dans chaque zone et quels types ils sont.
En comptant ces neurones, ils obtiennent une image de la façon dont différentes zones du cerveau fonctionnent. Ces images aident à montrer combien chaque zone contribue à l'activité cérébrale globale.
Interneurones
Les Acteurs Clés :Les interneurones sont comme les superviseurs dans le bureau. Ils aident à gérer le flux d’infos entre les autres neurones, garantissant que tout fonctionne bien. Il existe différents types de ces interneurones, et ils jouent des rôles spécifiques selon leur emplacement.
Dans la hiérarchie du cerveau des singes, la distribution de ces interneurones montre que les zones inférieures sont occupées, tandis que les zones supérieures ont un focus différent, plus axé sur le traitement feedback.
Souris vs. Singes : Une Comparaison
Après avoir étudié les deux espèces, les chercheurs ont constaté que le cerveau du singe a un gradient clair dans la distribution de ces interneurones, tandis que les souris n'ont pas cette même organisation. Ça signifie que le cerveau du singe est construit pour un traitement plus complexe par rapport au cerveau plus simple et réactif de la souris.
Les différences de comportement entre ces espèces se reflètent dans leurs structures cérébrales. Les souris sont susceptibles de réagir à des stimuli sans filtre, tandis que les singes peuvent traiter l'information de manière plus critique.
Ce Que Tout Cela Veut Dire
Alors, que nous dit toute cette recherche ? Eh bien, ça brosse un tableau de comment le cerveau fonctionne, surtout en ce qui concerne le traitement de ce que nous voyons. Les découvertes suggèrent que les zones visuelles précoces dans le cerveau des singes sont surtout pilotées par les données entrantes plutôt que par des influences de haut en bas.
Ça va à l'encontre de certaines pensées précédentes qui disaient que le traitement visuel était fortement influencé par les zones cérébrales supérieures. Au lieu de ça, on dirait que le traitement de base se passe en bas de la hiérarchie, et seulement plus tard les zones supérieures interviennent.
Conclusion : Et Après ?
À la fin, ces découvertes sont importantes. Elles nous donnent des aperçus sur comment le cerveau est organisé et comment différentes zones interagissent. Alors que les chercheurs continuent d'étudier ces structures cérébrales, on pourrait se rapprocher de comprendre non seulement les cerveaux des singes mais aussi le nôtre.
En examinant comment différents cerveaux traitent l'information, les scientifiques assemblent lentement le puzzle de la cognition, de la perception et du comportement. Qui sait ? La prochaine fois que tu verras un singe dans un zoo, tu pourrais juste penser au bureau cérébral complexe qui opère derrière ces yeux curieux.
Titre: Comparison of the cortical hierarchy between macaque monkeys and mice based on cell-type specific microcircuits
Résumé: The primate neocortex contains a hierarchy of cortical areas, with feedforward connections running from lower to higher levels, and feedback connections running in the opposite direction. The relative hierarchical position of cortical areas has been well established by retrograde tracing studies that allow to determine whether type of output from different source areas is predominantly feedforward or feedback. This method can not determine whether the cortico-cortical input within target areas is predominantly feedforward or feedback. We here make use of cell-type specific microcircuits to provide an intrinsic measure of the strength of feedforward versus feedback processing within cortical areas in macaque monkeys and mice. This allows a more complete map of the cortical hierarchy of different species, and therefore a more direct cross-species comparison. Parvalbumin-expressing interneurons were used as a marker of feedforward processing and calretinin-expressing interneurons as a marker of feedback processing. We found steep gradients in the distributions of these two interneuron types across macaque monkey cortical areas, indicating a deep cortical hierarchy where early visual areas are dominated by feedforward neural circuits and higher cortical areas become dominated by top-recurrent circuits. In contrast, the gradient in interneuron distribution across mouse cortical areas was limited, indicating a shallow cortical hierarchy and remaining dominated by feedforward neural circuits. This implies that the mouse cortex is comparable to early visual areas in primates, remaining dominated by bottom-up input. While primates are unique in having a deep cortical hierarchy that allows neural processing in higher cortical areas to become predominantly internal. Significance statementThe cortex in primates is known to contain a hierarchy of cortical areas, where bottom-up processing allows sensory information to get more and more compressed towards higher cortical areas, and where top-down processing allows lower areas to remain informed about the internal goals of the animal. However, it has been challenging to directly compare cortical hierarchies between animal species. Here, we developed an intrinsic measure of the strength of bottom-up and top-down processing within cortical areas, based on the density of different types of interneurons within areas. Or results indicate that the mouse cortical hierarchy is shallow and is driven by bottom-up processing, while the primate cortical hierarchy is deep and slowly becomes dominated by internal processing towards the top.
Auteurs: Mélissa Glatigny, Françoise Geffroy, Timo van Kerkoerle
Dernière mise à jour: 2024-10-31 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.31.621258
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.31.621258.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.