Lundi 4 mars 2013.- Des biologistes de la School of Arts and Sciences de l'Université Tufts à Medford, Massachusetts (États-Unis) ont réalisé que des yeux transplantés situés loin de la tête dans un modèle de grenouille peuvent conférer une vision sans connexion neuronale directe dans le cerveau, selon les résultats de leurs recherches, publiées dans le "Journal of Experimental Biology." "L'un des grands défis est de comprendre comment le cerveau et le corps s'adaptent aux changements majeurs de l'organisation", explique Douglas J. Blackiston, auteur principal de l'article. Selon lui, la recherche révèle "la remarquable capacité du cerveau, ou plasticité, à traiter les données visuelles des yeux hors de propos, même lorsqu'ils sont loin de la tête".
Blackiston est un associé postdoctoral au laboratoire du co-auteur Michael Levin, professeur de biologie et directeur du Center for Regenerative and Developmental Biology à Tufts University. Levin souligne: «L'objectif principal de la médecine est de pouvoir un jour restaurer la fonction des structures sensorielles endommagées ou manquantes grâce à l'utilisation de pièces de rechange biologiques ou artificielles. Cette étude a de nombreuses implications, mais la principale d'un point d'un point de vue médical, il n'est pas nécessaire d'établir des connexions spécifiques du cerveau dans le traitement des troubles sensoriels tels que la cécité. "
Dans cette expérience, l'équipe a prélevé chirurgicalement des yeux d'un embryon donneur principal, étiqueté avec des protéines fluorescentes, les a greffés dans la région postérieure des embryons receveurs, ce qui a induit la croissance des yeux extra-utérins et éliminé les yeux naturels des récepteurs, ne laissant que l'ectopique La microscopie à fluorescence a révélé différents modèles d'innervation, mais aucun des animaux n'a développé de nerfs qui reliaient les yeux ectopiques au cerveau ou à la région crânienne.
Pour déterminer si les yeux ectopiques transmettaient des informations visuelles, l'équipe a développé un système d'entraînement visuel contrôlé par ordinateur dans lequel les quadrants d'eau étaient éclairés par des lumières LED rouges ou bleues et qui pouvaient administrer un léger choc électrique aux têtards qui Ils ont nagé dans un quadrant particulier. Un système de suivi des mouvements équipé d'une caméra et d'un programme informatique a permis aux scientifiques de surveiller et d'enregistrer les mouvements et la vitesse des têtards.
Un peu plus de 19 pour cent des animaux avec les nerfs optiques connectés à la colonne vertébrale ont démontré des réponses apprises à la lumière, alors qu'ils s'éloignaient de la lumière rouge, tandis que la lumière bleue stimulait leur mouvement naturel. Sa réponse aux lumières obtenues au cours des expériences n'était pas différente de celle d'un groupe témoin têtard avec des yeux naturels intacts, une réponse qui n'a pas été démontrée par des têtards sans yeux ou des têtards qui n'ont reçu aucun choc électrique.
"Cela n'a jamais été démontré auparavant", dit Levin. "Personne n'aurait imaginé que les yeux sur le flanc d'un têtard pourraient voir, surtout lorsqu'ils ne sont connectés qu'à la moelle épinière et non au cerveau." Selon les auteurs, les résultats suggèrent une plasticité remarquable dans la capacité du cerveau à incorporer des signaux provenant de diverses régions du corps dans des programmes comportementaux qui s'étaient développés avec une conception corporelle spécifique et différente.
"Les yeux ectopiques remplissent une fonction visuelle", a déclaré Blackiston, qui a souligné que le cerveau reconnaît les données visuelles des yeux qui affectent la moelle épinière. "Nous devons encore déterminer si cette plasticité dans le cerveau des vertébrés s'étend à différents organes ectopiques ou à des organes appropriés dans différentes espèces", a ajouté ce chercheur.
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Blackiston est un associé postdoctoral au laboratoire du co-auteur Michael Levin, professeur de biologie et directeur du Center for Regenerative and Developmental Biology à Tufts University. Levin souligne: «L'objectif principal de la médecine est de pouvoir un jour restaurer la fonction des structures sensorielles endommagées ou manquantes grâce à l'utilisation de pièces de rechange biologiques ou artificielles. Cette étude a de nombreuses implications, mais la principale d'un point d'un point de vue médical, il n'est pas nécessaire d'établir des connexions spécifiques du cerveau dans le traitement des troubles sensoriels tels que la cécité. "
Dans cette expérience, l'équipe a prélevé chirurgicalement des yeux d'un embryon donneur principal, étiqueté avec des protéines fluorescentes, les a greffés dans la région postérieure des embryons receveurs, ce qui a induit la croissance des yeux extra-utérins et éliminé les yeux naturels des récepteurs, ne laissant que l'ectopique La microscopie à fluorescence a révélé différents modèles d'innervation, mais aucun des animaux n'a développé de nerfs qui reliaient les yeux ectopiques au cerveau ou à la région crânienne.
Pour déterminer si les yeux ectopiques transmettaient des informations visuelles, l'équipe a développé un système d'entraînement visuel contrôlé par ordinateur dans lequel les quadrants d'eau étaient éclairés par des lumières LED rouges ou bleues et qui pouvaient administrer un léger choc électrique aux têtards qui Ils ont nagé dans un quadrant particulier. Un système de suivi des mouvements équipé d'une caméra et d'un programme informatique a permis aux scientifiques de surveiller et d'enregistrer les mouvements et la vitesse des têtards.
Un peu plus de 19 pour cent des animaux avec les nerfs optiques connectés à la colonne vertébrale ont démontré des réponses apprises à la lumière, alors qu'ils s'éloignaient de la lumière rouge, tandis que la lumière bleue stimulait leur mouvement naturel. Sa réponse aux lumières obtenues au cours des expériences n'était pas différente de celle d'un groupe témoin têtard avec des yeux naturels intacts, une réponse qui n'a pas été démontrée par des têtards sans yeux ou des têtards qui n'ont reçu aucun choc électrique.
"Cela n'a jamais été démontré auparavant", dit Levin. "Personne n'aurait imaginé que les yeux sur le flanc d'un têtard pourraient voir, surtout lorsqu'ils ne sont connectés qu'à la moelle épinière et non au cerveau." Selon les auteurs, les résultats suggèrent une plasticité remarquable dans la capacité du cerveau à incorporer des signaux provenant de diverses régions du corps dans des programmes comportementaux qui s'étaient développés avec une conception corporelle spécifique et différente.
"Les yeux ectopiques remplissent une fonction visuelle", a déclaré Blackiston, qui a souligné que le cerveau reconnaît les données visuelles des yeux qui affectent la moelle épinière. "Nous devons encore déterminer si cette plasticité dans le cerveau des vertébrés s'étend à différents organes ectopiques ou à des organes appropriés dans différentes espèces", a ajouté ce chercheur.
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