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Le microscope 3D haute vitesse capture les cellules nerveuses des mouches des fruits en action

Le microscope 3D haute vitesse capture les cellules nerveuses des mouches des fruits en action

Des chercheurs de l'Université Columbia ont créé de magnifiques vidéos 3D des cellules nerveuses d'une mouche des fruits en action. Pour y parvenir, ils ont utilisé le microscope SCAPE de Columbia, capable d'imager des neurones à des vitesses ultra-rapides.

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La tâche n'a pas été faite uniquement pour l'esthétique. Les images 3D ont permis aux chercheurs d'examiner comment les cellules corporelles de l'insecte rapportent les mouvements de retour au cerveau.

Étudier la localisation des neurones

«Nous savons que le cerveau reçoit des signaux sensoriels par des impulsions électriques transmises le long des neurones, mais nous n'avons pas compris pourquoi certains types de neurones sont situés dans des positions spécifiques, ou comment des modèles de signalisation particuliers représentaient différents mouvements», a déclaré Wesley Grueber, PhD, un chercheur principal au Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de Columbia et co-auteur principal de l'article.

"Pour comprendre ce processus, nous devions savoir quels signaux les neurones envoient pendant que la larve rampait sans contrainte."

«Bien que nous puissions fabriquer des larves dont les neurones ont été marqués avec un flash de fluorescence lors de leur déclenchement, nous avons eu de grandes difficultés à les imager», a déclaré Rebecca Vaadia, doctorante au laboratoire Grueber et co-premier auteur de l'article.

«Même nos microscopes les plus rapides exigeaient que l'échantillon soit contraint de se déplacer anormalement lentement, de sorte que nous ne pourrions jamais vraiment capturer l'activité neuronale qui reflétait les mouvements naturels et non encombrés de l'animal jusqu'à ce que nous commencions à utiliser SCAPE.

SCAPE a été spécialement créé pour imager des choses en 3D extrêmement rapidement, expliquent les chercheurs. Ce faisant, le microscope a permis d'enregistrer en temps réel les cellules nerveuses clignotant à l'intérieur des larves de mouches des fruits.

Suivi des cellules proprioceptives

L'expérience a généré une quantité massive de données. Afin de le comprendre, les chercheurs ont développé des algorithmes permettant de suivre chaque cellule proprioceptive.

Ces cellules sont des récepteurs sensoriels qui utilisent des stimuli internes pour détecter les changements de position ou de mouvement du corps. En tant que tels, ils sont responsables de la capacité de l'insecte à connaître son emplacement.

"Nos expériences ont constamment montré que chacun des neurones propriocepteurs réagissait différemment lorsque les larves rampaient, une observation qui n'aurait pas pu être faite si les larves avaient été contraintes", a déclaré le Dr Grueber, qui est également professeur agrégé de physiologie et cellulaire. biophysique et neurosciences au Vagelos College of Physicians and Surgeons de Columbia.

"Nous avons vu, en temps réel, comment certains neurones se déclenchaient lorsque le corps de l'animal s'étirait, tandis que d'autres tiraient lorsqu'il se comprimait."

Les scientifiques avaient longtemps émis l'hypothèse que les cellules proprioceptives étaient redondantes dans leurs rôles. En effet, en éteindre l'un d'entre eux entraînerait des mouvements plus lents chez l'insecte.

La nouvelle étude, cependant, a découvert que chaque neurone a son propre rôle unique. Les résultats ont montré que chaque cellule est positionnée pour détecter des aspects spécifiques du mouvement des animaux. En tant que tel, chaque neurone est essentiel à l'insecte.

L'étude est publiée dans la revueBiologie actuelle.


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