Des mini-cerveaux de laboratoire reproduisent l'activité cérébrale de bébés prématurés

08 septembre 2019 à 09h17
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Cerveau neurone

En juin 2019, des scientifiques des université de Kyoto et de Californie ont créé des cerveaux miniatures artificiels, qui montraient une activité neuronale semblable à celle d'un cerveau humain simplifié.

Deux mois plus tard, les scientifiques de l'université San Diego, en Californie, obtiennent un résultat similaire. Mais l'activité de leurs cerveaux artificiels semble cette fois plus proche de celle d'un bébé prématuré.

Signaux de bébés et machine learning

La création de cerveaux artificiels n'est pas nouvelle. Grâce à l'utilisation de cellules souches, les scientifiques en réalisent maintenant depuis près d'une décennie. En général, ces cerveaux servent à étudier la mise en place de structures, comme la construction de vaisseaux sanguins par exemple. Par le passé, d'autres chercheurs ont utilisé ce procédé pour comprendre le fonctionnement du virus Zika, susceptible de provoquer une microcéphalie chez les nouveaux-nés.

Cette fois, l'équipe d'Alysson Muotri, directrice du programme Stem Cell et professeure au département de médecine moléculaire et cellulaire, a utilisé des électrodes afin de mesurer l'activité cérébrale issue de ses créations. Il apparaît alors que ces signaux se complexifient avec le temps : émergents à deux mois de croissance, ils deviennent de plus en plus fréquents, et utilisent des fréquences de plus en plus variées.

Observant cela, les scientifiques ont bâti un algorithme basé sur l'activité cérébrale de 39 bébés prématurés âgés de six à neuf mois. Résultat : les fréquences issues de l'algorithme sont semblables, voire identiques à celles mesurées sur les cerveaux artificiels.

Pour autant, il apparaît impossible de dire si les cerveaux sont « conscients », ou s'ils « réfléchissent ». Alysson Muotri rappelle néanmoins que lorsque les cellules atteignent un certain niveau de complexité, elles peuvent s'organiser pour former quelque chose ressemblant à un cortex, qui joue un rôle important dans ce que l'on appelle la « conscience ».

Des boules blanches dans une soupe rouge

En apparence, les cerveaux développés par les chercheurs ne ressemblent pas à des cerveaux humains. Ce sont effectivement des mini-cerveaux, ne mesurant qu'un demi-centimètre. Ils ne devraient pas grossir davantage, leurs réseaux de neurones ayant arrêté d'évoluer après neuf à dix mois de croissance. Ils sont blancs, et s'apparentent à de petites boules sphériques cultivées dans une « soupe rougeâtre », d'après les mots d'Alysson Muotri.

C'est donc bien leur activité qui les rapproche de notre cerveau. Les études précédentes ont mesuré que les cerveaux réalisés en laboratoire produisaient environ 3 000 signaux par minute. Dans cette nouvelle étude, les neurones en produisaient près de 300 000 par minute, ce qui, selon Alysson Muotri, est « plus proche d'un cerveau humain ».

Alors, que contiennent ces signaux ? Mystère. Alysson Muotri le dit : « nous ne pouvons pas le savoir, parce qu'un cerveau embryonnaire est une vraie boîte hermétique ». On peut supposer que la plupart de ces signaux contiennent en premier lieu des instructions pour « s'auto-connecter », ou se connecter à quelque chose d'autre.

À terme, l'équipe souhaite reproduire des troubles du développement, notamment de l'autisme, afin de mieux comprendre comment le cerveau évolue dans ces cas.

Source : LiveScience
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