Comment la génétique façonne nos expériences sensorielles
Le rôle de la génétique dans la façon dont chacun traite les sens et connecte son cerveau.
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Table des matières
- Traitement sensoriel et Différences Individuelles
- Génétique et Héritabilité
- Connectivité et Fonction Cérébrale
- La Complexité de l'Activité Cérébrale
- Explorer les Influences Génétiques sur le Traitement Cérébral
- Conception de l'Étude et Méthodologie
- Évaluer la Similarité de l'Activité Cérébrale
- Héritabilité des Réponses Cérébrales
- Comparer Différents Types de Connectivité
- Contrôle Génétique de la Fonction Cérébrale
- Résultats des Études d'Hypéralignement
- Le Rôle des Échelles de Temps Neuronales
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Chacun vit le monde à sa façon, même en voyant les mêmes choses et en entendant les mêmes sons. Cette variation dans notre perception peut venir de plein de facteurs, comme nos origines, nos expériences de vie, et même nos gènes. Des recherches récentes montrent que la façon dont notre cerveau réagit aux infos sensorielles, comme les sons et les images, reflète nos expériences uniques. Ça veut dire que deux personnes peuvent regarder le même film et le comprendre complètement différemment.
Traitement sensoriel et Différences Individuelles
Quand on fait face à un événement sensoriel, notre cerveau s'active pour interpréter les infos. Des études suggèrent que les différences individuelles dans le traitement sensoriel peuvent être liées à des traits de personnalité et même à des opinions politiques. Les gens qui ont des traits de personnalité similaires interprètent souvent les stimuli audiovisuels de manière semblable. Par exemple, si deux personnes sont dans le même état d’esprit avant de regarder un film, elles auront probablement des réactions similaires.
Mais même si on sait beaucoup sur la façon dont nos expériences passées influencent notre traitement sensoriel, on a moins d'infos sur le rôle de nos gènes dans ces différences. Comprendre la base génétique des expériences sensorielles est super important. Des recherches récentes montrent que notre patrimoine génétique influence la façon dont notre cerveau réagit aux stimuli sensoriels.
Génétique et Héritabilité
Une des grandes questions en biologie est de savoir si les différences dans les traits viennent de facteurs Génétiques ou environnementaux. L'héritabilité est une façon de mesurer cette variabilité. Les chercheurs ont examiné l'héritabilité de la fonction cérébrale sensorielle et ont découvert que la génétique influence la façon dont notre cerveau répond à des trucs comme les sons et les images.
Mais beaucoup de ces recherches se sont concentrées sur des stimuli simples, qui ne représentent pas vraiment nos expériences de la vie réelle. Du coup, on doit encore explorer comment la génétique affecte nos réponses à des stimuli plus complexes et naturels, surtout dans les zones du cerveau qui gèrent un traitement plus élaboré.
Connectivité et Fonction Cérébrale
Notre cerveau ne se contente pas de répondre à des stimuli dans des régions individuelles, il communique aussi entre différentes zones. Cette communication est appelée connectivité fonctionnelle. Les chercheurs ont étudié l'héritabilité de cette connectivité pendant que les gens sont au repos, montrant qu'elle a aussi une influence génétique significative.
La plupart des études jusqu'à présent se sont penchées sur le fonctionnement du cerveau au repos ou lors de tâches simples. Toutefois, l'héritabilité des patterns de Connectivité cérébrale en réponse à des stimuli naturels reste largement inexplorée. Comprendre ça peut nous donner des clés sur la façon dont nos gènes influencent la façon dont on relie l'info entre différentes zones du cerveau pendant des tâches de traitement complexe.
La Complexité de l'Activité Cérébrale
L'activité cérébrale est influencée par plein de processus biologiques. Les estimations d'héritabilité trouvées dans les études des chercheurs peuvent refléter à la fois des influences génétiques et d'autres processus plus basiques. Par exemple, alors que certaines zones du cerveau sont spécialisées pour traiter des types spécifiques d'infos, il y a une variabilité dans l'organisation de ces zones entre individus.
Cette variabilité peut apparaître pendant le développement et influence beaucoup notre façon de traiter les infos sensorielles. C'est essentiel de reconnaître le rôle que ces caractéristiques stables jouent dans l'activité de notre cerveau.
Explorer les Influences Génétiques sur le Traitement Cérébral
Pour explorer ces questions, on analyse des données d'un groupe de jumeaux qui ont participé à une étude d'imagerie. L'objectif est d'évaluer la base génétique de leur activité cérébrale et de leur connectivité en regardant des films. Les films sont des outils excellents pour cette recherche, car ils engagent Diverses zones sensorielles et permettent aux chercheurs de voir comment les gens traitent des infos complexes.
Conception de l'Étude et Méthodologie
L'étude incluait 178 participants en bonne santé qui ont regardé des films pendant que leur activité cérébrale était enregistrée à l'aide d'une technologie d'imagerie avancée. Les participants étaient d'un certain âge, et leur origine génétique a été identifiée, permettant aux chercheurs de comprendre comment des individus liés réagissaient aux infos sensorielles.
Les chercheurs ont traité les données pour se concentrer sur l'activité cérébrale et la connectivité pendant que les participants regardaient les films. Ils ont prêté attention à la similarité des réponses cérébrales entre paires d'individus, surtout ceux qui étaient liés génétiquement.
Évaluer la Similarité de l'Activité Cérébrale
Pour évaluer à quel point les individus étaient similaires dans leurs réponses cérébrales, les chercheurs ont utilisé une méthode appelée corrélation inter-sujets (ISC). Cette approche aide à comparer l'activité cérébrale entre sujets. Les résultats ont montré que les jumeaux identiques avaient une similarité beaucoup plus grande dans leurs réponses cérébrales comparé aux paires non liées.
Il était évident que plus les individus étaient liés, plus leurs patterns d'activité cérébrale étaient semblables. Ces résultats suggèrent une contribution génétique à la façon dont on traite des expériences audiovisuelles complexes.
Héritabilité des Réponses Cérébrales
En se basant sur l'observation de similarité, les chercheurs ont voulu quantifier combien de cette activité cérébrale et de cette connectivité est héréditaire. Ils ont utilisé des méthodes statistiques avancées pour déterminer si la génétique jouait un rôle important dans les réponses cérébrales pendant le visionnage de films.
L'analyse a montré qu'une portion significative de l'activité cérébrale entre individus est en effet héréditaire. Cela suggère que nos origines génétiques influencent notre façon de répondre à des expériences sensorielles complexes.
Comparer Différents Types de Connectivité
Une analyse plus poussée de la connectivité cérébrale pendant le visionnage de films et au repos a révélé que le visionnage de films produisait des profils de connectivité plus similaires génétiquement que les états de repos pour certains réseaux. Cette découverte souligne l'importance des études basées sur des tâches pour mieux comprendre comment la génétique façonne la fonction cérébrale dans différents contextes.
Contrôle Génétique de la Fonction Cérébrale
Les chercheurs ont non seulement étudié comment la génétique influençait les réponses cérébrales lors du traitement sensoriel, mais ils ont aussi exploré comment des caractéristiques fondamentales de la fonction cérébrale, comme la topographie fonctionnelle et les échelles de temps neuronales, pouvaient être héritées.
Comprendre ces facteurs peut aider à expliquer les différences individuelles dans le traitement sensoriel. En approfondissant comment les gènes pourraient contrôler ces aspects de la fonction cérébrale, les chercheurs espèrent obtenir des idées sur l'ensemble du tableau de l'activité et du traitement cérébral au niveau individuel.
Résultats des Études d'Hypéralignement
Pour examiner plus en profondeur le rôle du contrôle génétique, les chercheurs ont utilisé une technique appelée hyperalignement, qui organise les données cérébrales dans un espace fonctionnel commun. Cette approche aide à minimiser la variabilité causée par les différences individuelles dans l'organisation des zones cérébrales.
Après avoir appliqué l'hyperalignement, les chercheurs ont constaté que l'héritabilité des réponses cérébrales diminuait. Cela suggère que l'influence génétique rend compte d'une partie de la variabilité individuelle dans les fonctions cérébrales. Cependant, même après l'hyperalignement, une héritabilité résiduelle restait, laissant entrevoir des interactions complexes entre les facteurs génétiques et non génétiques.
Le Rôle des Échelles de Temps Neuronales
Un aspect de la fonction cérébrale sur lequel les chercheurs se sont concentrés est le concept des échelles de temps neuronales. Les échelles de temps neuronales indiquent combien de temps l'information est stockée dans le cerveau. Comme dans d'autres découvertes, les chercheurs ont observé que les individus génétiquement similaires avaient tendance à avoir des échelles de temps neuronales plus similaires.
Il est important de noter que contrôler les échelles de temps neuronales a encore réduit l'héritabilité des réponses cérébrales, en particulier dans les zones liées au traitement auditif. Cette découverte montre que les échelles de temps neuronales ne sont pas seulement influencées par la génétique, mais jouent également un rôle significatif dans la façon dont nous traitons les infos sensorielles.
Conclusion
Cette recherche met en lumière les manières complexes dont la génétique influence nos expériences sensorielles et la façon dont nous traitons l'info. Alors que les différences individuelles dans l'activité et la connectivité cérébrale sont en partie déterminées par notre héritage génétique, de nombreux facteurs environnementaux et expérientiels contribuent aussi.
Au fur et à mesure que nous continuons à apprendre sur l'interaction entre notre génétique et nos expériences, nous pouvons obtenir une compréhension plus complète de ce qui façonne nos perceptions uniques du monde. Cette connaissance pourrait finalement ouvrir la voie à de meilleures approches pour comprendre et traiter la fonction cérébrale dans les populations typiques et atypiques.
Les études futures devront prendre en compte la diversité des expériences et des origines qui contribuent au traitement des stimuli sensoriels, s'assurant qu'on apprécie l'ensemble des facteurs qui influencent nos interactions avec le monde qui nous entoure.
Titre: Heritability of movie-evoked brain activity and connectivity
Résumé: The neural bases of sensory processing are conserved across people, but no two individuals experience the same stimulus in exactly the same way. Recent work has established that the idiosyncratic nature of subjective experience is underpinned by individual variability in brain responses to sensory information. However, the fundamental origins of this individual variability have yet to be systematically investigated. Here, we establish a genetic basis for individual differences in sensory processing by quantifying (1) the heritability of high-dimensional brain responses to movies and (2) the extent to which this heritability is grounded in lower-level aspects of brain function. Specifically, we leverage 7T fMRI data collected from a twin sample to first show that movie-evoked brain activity and connectivity patterns are heritable across the cortex. Next, we use hyperalignment to decompose this heritability into genetic similarity in where vs. how sensory information is processed. Finally, we show that the heritability of brain activity patterns can be partially explained by the heritability of the neural timescale, a one-dimensional measure of local circuit functioning. These results demonstrate that brain responses to complex stimuli are heritable, and that this heritability is due, in part, to genetic control over stable aspects of brain function.
Auteurs: David C. Gruskin, D. J. Vieira, J. K. Lee, G. H. Patel
Dernière mise à jour: 2024-09-16 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.16.612469
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.16.612469.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/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.
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