Signaux de la mémoire cérébrale liés aux niveaux de glycémie dans une nouvelle recherche
Un ensemble de signaux cérébraux connus pour aider à la formation de souvenirs peut également influencer les niveaux de glucose dans le sang, selon une toute nouvelle recherche chez le rat.
Des chercheurs du NYU Grossman College of Medicine ont découvert qu’un étrange schéma de signalisation dans la région du cerveau appelée hippocampe, lié par des études antérieures au développement de la mémoire, affecte également le processus métabolique, la procédure par laquelle des nutriments sains sont échangés. Ainsi que fourni aux cellules comme source d’alimentation.
L’étude de recherche s’articule autour de cellules de l’esprit appelées neurones qui « tirent » (produisent des impulsions électriques) pour transmettre des messages. Pendant les dernières années, les scientifiques ont découvert que les populations de neurones de l’hippocampe se déclenchent à quelques millisecondes les unes des autres par cycles. Le modèle de prise de vue est appelé « surtension d’onde forte » pour la forme qu’il prend lorsqu’il est enregistré graphiquement par EEG. Cette technologie enregistre les tâches mentales avec des électrodes.
Publié en ligne dans Nature le 11 août, une toute nouvelle recherche a découvert que des grappes d’ondulations hippocampiques à ondes aiguës étaient correctement respectées en quelques minutes par des diminutions du taux de sucre dans le sang dans le corps des rats. Bien que les détails doivent être vérifiés, les recherches suggèrent que les ondulations peuvent réguler le moment du lancement d’hormones, éventuellement constituées d’insuline, par le pancréas et le foie, ainsi que d’autres hormones par l’hypophyse.
“Notre étude est la première à montrer comment des grappes de cellules mentales dans l’hippocampe pourraient réguler directement le métabolisme”, affirme l’auteur d’une étude âgée György Buzsáki, MD, Ph.D., professeur Biggs au département de neurosciences et également de physiologie à NYU. Langone Bien-être.
“Nous ne disons pas que l’hippocampe est le seul joueur dans cette procédure, mais que le cerveau pourrait avoir son mot à dire via des ondulations à ondes aiguës”, affirme Buzsáki, également membre du corps professoral de la Neuroscience Institute de NYU Langone.
Reconnue pour maintenir les niveaux de sucre dans le sang à des niveaux normaux, l’insuline est libérée par les cellules pancréatiques, non pas en continu, mais parfois en rafales. Comme les ondes brusques se produisent principalement pendant le sommeil à activité oculaire non rapide (NREM), l’impact des troubles du sommeil sur les ondes intenses pourrait fournir un lien mécanique entre le repos moche et les taux élevés de sucre dans le sang observés dans le diabète sucré de type 2, selon l’étude de recherche écrivains.
Un travail précédent du groupe de Buzsaki a suggéré que les ondulations à ondes aiguës sont impliquées dans la sauvegarde permanente des souvenirs de chaque jour la même nuit pendant le repos NREM. Son étude de 2019 a révélé que les rats découvraient plus rapidement comment naviguer dans un puzzle lorsque les ondulations étaient allongées expérimentalement.
“La preuve suggère que le cerveau a progressé, pour les facteurs de performance, pour utiliser les mêmes signaux pour accomplir deux caractéristiques très différentes en termes de mémoire et de politique hormonale”, déclare l’auteur de l’étude correspondante David Tingley, Ph.D., un postdoctorant au laboratoire de Buzsaki.
Rôle jumeau
L’hippocampe est une excellente région du cerveau candidate pour de nombreuses tâches, déclarent les chercheurs, au vu de son câblage avec d’autres zones de l’esprit, et aussi parce que les neurones de l’hippocampe ont plusieurs protéines de surface (récepteurs) sensibles aux niveaux d’hormones afin qu’ils puissent ajuster leur activité dans le cadre des échappatoires des réponses. Les toutes nouvelles découvertes suggèrent que les ondulations de l’hippocampe réduisent les niveaux de glucose dans le sang dans le cadre d’une telle échappatoire.
“Les animaux auraient d’abord développé un système pour réguler la libération d’hormones dans les cycles rythmiques, mais après cela, ils ont utilisé le même mécanisme pour mémoriser lorsqu’ils ont ensuite créé un esprit beaucoup plus complexe”, ajoute Tingley.
Les données de l’étude suggèrent également que les signaux d’ondulation des ondes aiguës de l’hippocampe sont partagés avec l’hypothalamus, qui est reconnu pour innerver et affecter le pancréas et le foie, cependant via une structure cérébrale intermédiaire appelée le septum latéral. Les scientifiques ont découvert que les surtensions peuvent influencer le septum latéral simplement par l’amplitude (le niveau auquel les cellules nerveuses de l’hippocampe se déclenchent aussitôt), et non par l’ordre dans lequel les surtensions sont combinées, ce qui pourrait coder des souvenirs lorsque leurs signaux parviennent au cortex.
Conformément à ce concept, les surtensions de courte durée qui se sont produites dans des collections de beaucoup plus de 30 par minute, comme on le voit pendant le sommeil NREM, ont induit une baisse des degrés de glucose externe plusieurs fois plus importante que les ondulations isolées. Notamment, le fait de faire taire le septum latéral a supprimé l’impact des ondulations hippocampiques à ondes aiguës sur le sucre périphérique.
Pour valider que les schémas de tir de l’hippocampe ont déclenché la baisse du taux de sucre, le groupe a utilisé une technologie moderne appelée optogénétique pour générer synthétiquement des surtensions en réorganisant les cellules de l’hippocampe pour qu’elles se composent de réseaux sensibles à la lumière. L’émission de lumière sur de telles cellules avec des fibres de verre provoque des surtensions indépendantes des habitudes ou de l’état cérébral du rat (par exemple, au repos ou à l’éveil). Semblables à leurs équivalents naturels, les ondulations artificielles ont réduit les niveaux de sucre.
À l’avenir, le groupe d’étude cherchera à prolonger son concept selon lequel plusieurs hormones pourraient être affectées par des ondes brusques chaque nuit, y compris via le travail sur des individus humains. De futures études pourraient en outre exposer des outils ou des traitements qui peuvent ajuster les pics de glycémie à une glycémie réduite et améliorer la mémoire, affirme Buzsaki.
Référence: “A metabolic function of the hippocampal sharp wave-ripple” by David Tingley, Kathryn McClain, Ekin Kaya, Jordan Carpenter and György Buzsáki, 11 August 2021, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-021-03811-w
