La combinaison de neurotransmetteurs régule la durée d’attention, selon une étude
Une équipe de chercheurs de l’Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) a découvert de nouveaux indices sur la manière dont les produits chimiques libérés par les cellules cérébrales régulent notre capacité d’attention.
Les résultats de l’étude pourraient ouvrir la voie à de nouvelles thérapies pour traiter les affections neurologiques associées à des difficultés de concentration, telles que la dépression et le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH).
Pour communiquer entre eux, les neurones du cerveau et du système nerveux libèrent des produits chimiques appelés neurotransmetteurs qui relaient les messages d’une cellule à l’autre. Les neurotransmetteurs sont essentiels au fonctionnement du cerveau et à la régulation de toutes les fonctions corporelles, allant de la respiration et de la fréquence cardiaque à la reproduction.
Ces produits chimiques coordonnent également les processus cognitifs qui nous permettent de nous concentrer sur des informations importantes au sein du barrage constant de stimuli que le cerveau reçoit de l’environnement externe, autrement appelé notre capacité d’attention.
Les chercheurs ont longtemps pensé que notre capacité d’attention était dirigée par un seul neurotransmetteur, l’acétylcholine, qui excite les neurones et les amène à émettre des signaux électriques. Cependant, des travaux récents suggèrent que l’attention pourrait nécessiter un autre neurotransmetteur, l’acide gamma-aminobutyrique (GABA), qui inhibe la réception et l’envoi de messages par les neurones.
Dans leur étude publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesl’équipe a démontré pour la première fois que le GABA agit avec l’acétylcholine dans une séquence précise pour réguler la transmission des signaux d’une partie du réseau de traitement de l’information du cerveau, appelée claustrum.
Caché au plus profond du cerveau, le claustrum est une fine structure en forme de feuille qui reçoit et traite les informations provenant de différentes parties de celui-ci. Le claustrum aide à réguler la concentration, mais son rôle exact reste inconnu.
Les neurotransmetteurs basculent « comme un interrupteur » pour relayer les informations
Dans des expériences en laboratoire, les scientifiques de NTU ont étudié comment les neurones du claustrum chez la souris réagissent à l’acétylcholine et au GABA produits par une partie du cerveau appelée cerveau antérieur, qui joue un rôle central dans plusieurs fonctions cérébrales.
L’avancée technologique clé qui a permis aux chercheurs de faire cette découverte s’appelle l’optogénétique. L’optogénétique utilise des protéines sensibles à la lumière pour contrôler sélectivement l’activité de types spécifiques de neurones dans le cerveau. Dans ce cas, les neurones du cerveau antérieur qui libèrent de l’acétylcholine et du GABA ont été activés par la lumière, permettant à l’équipe de mesurer la réponse du claustrum à un tel stimulus.
Ils ont découvert que deux types de neurones du claustrum, qui envoient des signaux de sortie à différentes parties du cerveau, réagissent de manière opposée à l’acétylcholine et au GABA. Les neurones qui s’étendent aux structures profondes du cerveau étaient excités par l’acétylcholine, tandis que les neurones qui s’étendaient aux structures à la surface du cerveau étaient inhibés par le GABA.
Grâce à cette séquence coordonnée d’actions opposées, les deux neurotransmetteurs inversent le transfert d’informations entre le claustrum et le reste du cerveau, comme un interrupteur. L’étude fournit la preuve que les neurotransmetteurs régulent un « microcircuit » dans le cerveau, qui permet à l’organe de différencier les informations importantes du bruit, aidant ainsi une personne à prêter attention.
Les actions opposées des neurotransmetteurs (acétylcholine et GABA) sur les neurones du claustrum permettent de coder efficacement les signaux cérébraux, permettant au cerveau d’être attentif et d’ignorer le bruit.
Premier auteur, M. Aditya Nair, ancien chercheur à LKCMedicine et actuel doctorant. étudiant à Caltech, a déclaré : « Notre étude fait progresser notre compréhension du rôle du claustrum dans la direction de la durée d’attention. Comprendre comment le claustrum régule la durée d’attention au niveau cellulaire ouvre également une fenêtre sur d’autres domaines régulés par des voies de signalisation similaires, telles que l’éveil et l’apprentissage. “.
Le professeur George Augustine, chercheur principal et neuroscientifique de l’école de médecine Lee Kong Chian (LKCMedicine) de NTU, a déclaré : « En comprenant comment l’acétylcholine et le GABA travaillent ensemble pour diriger notre attention, de nouvelles thérapies plus efficaces pourraient être développées à l’avenir pour améliorer la durée d’attention. des patients souffrant de maladies telles que le TDAH et la dépression.
Commentant en tant qu’expert indépendant, le Dr Geoffrey Tan, clinicien-chercheur consultant (psychiatrie) à l’Institut de santé mentale de Singapour, a déclaré : « Diriger l’attention et effectuer plusieurs tâches à la fois sont des processus cognitifs cruciaux pour le fonctionnement quotidien qui nécessitent de basculer entre des réseaux ou des circuits dans le cerveau. Cette étude identifie un “commutateur” dans le claustrum qui fournit un mécanisme par lequel l’acétylcholine peut piloter de tels calculs. Elle arrive à point nommé alors que nous intégrons de plus en plus les réseaux cérébraux dans notre façon de penser la cognition, les conditions psychiatriques et même des interventions comme la pleine conscience. “.
Les prochaines étapes de ce projet consisteront à déterminer comment la modification du commutateur à double émetteur modifie l’attention et les troubles cérébraux qui affectent l’attention, comme le TDAH. Il sera également important de déterminer si le mécanisme de commutation s’applique à d’autres processus cérébraux, tels que l’éveil et l’apprentissage.
