Résumé: Le récepteur 5-HT2A du cerveau réduit les informations visuelles entrantes, laissant plus de place aux processus de pensée internes. Les chercheurs ont découvert que ce récepteur, lorsqu’il est suractivé, supprime les entrées sensorielles, ce qui pourrait expliquer les effets des hallucinations provoquées par des drogues comme le LSD.
Ce mécanisme pourrait aider les scientifiques à comprendre comment le cerveau équilibre les stimuli externes avec les interprétations internes. Cette découverte ouvre des possibilités de développement de thérapies ciblant les troubles psychiatriques en rétablissant cet équilibre.
Faits essentiels:
- Le récepteur 5-HT2A réduit l’entrée visuelle externe pour améliorer les processus internes.
- La suractivation du récepteur peut expliquer les hallucinations liées au LSD.
- Ces résultats pourraient éclairer de nouvelles thérapies pour les troubles psychiatriques.
Les signaux dans notre cerveau ne sont pas toujours traités de la même manière : certains récepteurs modulent ces mécanismes, influençant notre humeur, notre perception et notre comportement de diverses manières.
L’un d’entre eux est le récepteur 5-HT2A, qui possède une caractéristique unique récemment découverte : il atténue les informations visuelles entrantes, donnant à notre cerveau plus d’espace pour les processus internes et les interprétations.
Cette découverte, réalisée par une équipe de chercheurs de l’université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, pourrait également contribuer à expliquer les effets de drogues comme le LSD. Lorsque ce récepteur est suractivé, les informations sensorielles externes sont supprimées et le cerveau génère davantage d’images générées par l’intérieur.
« C’est un peu comme si notre cerveau se parlait de plus en plus à lui-même », explique le professeur Dirk Jancke.
Les résultats, publiés dans la revue Nature Communicationsoffrent de nouvelles perspectives sur notre compréhension de la perception et des troubles psychiatriques.
Dans la jungle des récepteurs de sérotonine
Les récepteurs assurent la transmission de l’information entre les cellules nerveuses. La libération de sérotonine modifie l’activité des cellules nerveuses dans tout le cerveau. On distingue au moins 14 types de récepteurs sérotoninergiques.
« La situation est particulièrement délicate car ces récepteurs peuvent être à la fois inhibiteurs et activateurs », explique Dirk Jancke. « De plus, ils sont exprimés dans différents types de cellules, qui ont à leur tour des effets inhibiteurs ou excitateurs mutuels sur l’ensemble du réseau. »
Utiliser la lumière contre l’obscurité du cerveau
L’étude des effets des récepteurs dans le cerveau n’est donc pas une tâche simple. Les méthodes pharmacologiques conventionnelles permettant d’élucider la fonction des récepteurs sur le réseau neuronal sont limitées. Elles ne sont généralement pas suffisamment spécifiques et, surtout, fonctionnent sur une échelle de temps plus lente.
Le groupe de recherche du professeur Stefan Herlitze a donc développé des méthodes alternatives. Des protéines réceptrices photosensibles sont introduites dans les cellules nerveuses à l’aide de virus. Ces protéines réceptrices photosensibles sont génétiquement modifiées de manière à pouvoir imiter les fonctions d’un type de récepteur sélectionné.
Cela permet d’allumer et d’éteindre le type de récepteur sélectionné comme un interrupteur, avec précision et en quelques millisecondes. Pour cela, des fibres optiques ultra-fines sont implantées dans des souris, qui délivrent la lumière de la longueur d’onde souhaitée à la région cérébrale appropriée via un contrôle LED.
Les récepteurs 5-HT2A régulent la sensibilité aux entrées sensorielles
Grâce à cette méthode, les chercheurs ont découvert que le récepteur 5-HT2A supprime sélectivement la force des informations visuelles entrantes.
« Étonnamment, cela se produit sans inhiber d’autres processus parallèles », rapporte le Dr Ruxandra Barzan, auteur principal de l’étude.
Ainsi, le cerveau réduit l’importance des entrées sensorielles actuelles au profit des processus internes de communication et d’interprétation.
« Cela signifie que nous avons découvert un mécanisme qui régule l’importance accordée aux informations entrantes », explique Ruxandra Barzan.
Comprendre les hallucinations, développer des approches thérapeutiques
Les hallucinations induites par des drogues comme le LSD pourraient donc être interprétées comme une forme d’auto-dialogue, selon Dirk Jancke.
« Par suractivation, le récepteur 5-HT2A supprime l’activité sensorielle externe et le cerveau crée une perception indépendante des stimuli externes. »
Dans un cerveau sain, la sérotonine active simultanément différents types de récepteurs, ce qui garantit un flux d’informations équilibré. En cas de maladies psychiatriques, cet équilibre peut être perturbé.
Les chercheurs espèrent que leurs récentes découvertes pourraient contribuer au développement de nouvelles thérapies dans lesquelles des récepteurs spécifiquement sélectionnés sont activés à faibles doses afin de rétablir cet équilibre.
Les drogues psychédéliques qui ciblent sélectivement le récepteur 5-HT2A, par exemple, pourraient être utilisées à des fins thérapeutiques sous surveillance médicale et dans des contextes d’apprentissage définis afin de compenser à long terme les déséquilibres anormaux dans l’activation des récepteurs.
L’intelligence artificielle rencontre la neurobiologie
Pour mieux comprendre les interactions complexes entre les différents types de cellules et de récepteurs dans le cerveau, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques qui simplifient les caractéristiques clés des circuits neuronaux.
Ils ont testé l’hypothèse selon laquelle le récepteur ne présente les effets observés que lorsqu’il est activé simultanément dans les cellules nerveuses inhibitrices et excitatrices. Cette hypothèse a été confirmée par leur modèle.
Le groupe de recherche dirigé par le professeur Sen Cheng a découvert dans ses simulations que seule l’activation simultanée des récepteurs dans les cellules inhibitrices et excitatrices conduit à des interactions de réseau qui reproduisent les résultats expérimentaux.
Financement: Les études pertinentes ont été financées par le Centre de recherche collaborative (SFB) 874 « Intégration et représentation des processus sensoriels » et le groupe de formation à la recherche « MoNN&Di », ainsi que par d’autres financements de projets individuels de la Fondation allemande pour la recherche et du ministère fédéral de la Recherche et de l’Éducation (BMBF) dans le cadre du projet européen « I-See2 », ERA-Net Neuron « Horizon 2020 ».
À propos de cette actualité sur la recherche en neurosciences
Recherche originale : Accès libre.
«Contrôle des entrées sensorielles dans les circuits polysynaptiques du cortex visuel de la souris par un seul type de récepteur couplé à la protéine G (5-HT2A)” by Dirk Jancke et al. Nature Communications
Abstrait
Contrôle des entrées sensorielles dans les circuits polysynaptiques du cortex visuel de la souris par un seul type de récepteur couplé à la protéine G (5-HT2A)
Le gain de réponse est un moyen crucial par lequel les systèmes modulateurs contrôlent l’impact des entrées sensorielles. Dans le cortex visuel, le récepteur sérotoninergique 5-HT2A est essentiel à cette modulation. Cependant, en raison de son expression dans différents types de cellules et du manque de méthodes permettant une activation spécifique, les mécanismes sous-jacents du réseau restent non résolus.
Ici, nous activons de manière optogénétique la signalisation endogène du récepteur couplé aux protéines G (GPCR) d’un seul sous-type de récepteur dans des souris sous-populations néocorticales in vivo.
Nous montrons que la photoactivation de la voie du récepteur 5-HT2A dans les neurones pyramidaux améliore le déclenchement des neurones excitateurs et des interneurones, tandis que la photoactivation 5-HT2A dans les interneurones à parvalbumine produit des effets bidirectionnels.
La photoactivation combinée dans les deux types de cellules et la modélisation du réseau cortical démontrent un mécanisme polysynaptique piloté par la conductance qui contrôle le gain de l’entrée visuelle sans affecter les niveaux de base en cours.
Notre étude ouvre des pistes pour explorer la neuromodulation des récepteurs GPCR et son impact sur l’activité sensorielle et la dynamique neuronale en cours.
2024-09-21 21:15:43
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