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How Changes in Length of Day Change the Brain and Subsequent Behavior – Neuroscience News

Résumé: Les neurones du noyau suprachiasmatique se coordonnent pour s’adapter aux différentes longueurs de lumière du jour, changeant au niveau cellulaire et du réseau. Les neurones ont changé de combinaison et d’expression de dopamine, modifiant l’activité cérébrale et, par la suite, les comportements de routine quotidiens.

Police de caractère: UCSD

Les changements saisonniers de la lumière (journées plus longues en été, plus courtes en hiver) sont depuis longtemps associés aux comportements humains, affectant tout, des habitudes de sommeil et d’alimentation au cerveau et à l’activité hormonale.

Le trouble affectif saisonnier (TAS) en est un bon exemple : un type de dépression lié à une diminution de l’exposition à la lumière naturelle du soleil, qui survient généralement pendant les mois d’hiver et plus souvent à des latitudes plus élevées lorsque les heures de clarté sont plus courtes.

La luminothérapie s’est avérée être un remède efficace contre le TAS, ainsi que contre des affections telles que la dépression majeure non saisonnière, la dépression post-partum et le trouble bipolaire, mais la façon dont les changements saisonniers de la durée du jour et l’exposition à la lumière affectent et modifient le cerveau. au niveau cellulaire et des circuits a gardé les scientifiques largement dans l’ignorance.

Dans une nouvelle étude, publiée le 2 septembre 2022, dans Progrès de la scienceDes chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego ont utilisé un modèle de souris pour éclairer un processus dans lequel les neurones affectés modifient l’expression des neurotransmetteurs en réponse à des stimuli de la durée du jour, déclenchant des changements de comportement liés.

Le travail a été dirigé par l’auteur principal de l’étude, Davide Dulcis, Ph.D., professeur agrégé au Département de psychiatrie de l’École de médecine de l’UC San Diego et membre du Centre de biologie circadienne de l’UC San Diego.

Caché dans l’hypothalamus du cerveau humain se trouve une petite structure appelée le noyau suprachiasmatique (SCN), dont chacun se compose d’environ 20 000 neurones. (Le cerveau humain moyen contient environ 86 milliards de neurones et 85 milliards de cellules non neuronales.)

Le SCN est le chronométreur du corps et régule la plupart des rythmes circadiens : changements physiques, mentaux et comportementaux qui suivent un cycle de 24 heures et affectent tout, du métabolisme et de la température corporelle à la libération d’hormones.

Le SCN fonctionne sur la base de l’apport de cellules spécialisées sensibles à la lumière dans la rétine, qui communiquent les changements de lumière et de durée du jour à notre corps.

Dans la nouvelle étude, Dulcis et ses collègues décrivent comment les neurones du SCN se coordonnent pour s’adapter à différentes longueurs de lumière du jour, changeant aux niveaux cellulaire et réseau. Plus précisément, ils ont découvert que chez les souris, dont le cerveau fonctionne de la même manière que les humains, les neurones changeaient dans le mélange et l’expression des neurotransmetteurs clés qui, à leur tour, altéraient l’activité cérébrale et les comportements quotidiens ultérieurs.

Dans ce schéma, la lumière du soleil génère des signaux neuronaux dans le noyau suprachiasmatique, l’horloge maîtresse du cerveau, qui à son tour coordonne les horloges biologiques qui régulent les fonctions dans tout le corps et les comportements ultérieurs. Crédit : Institut national des sciences médicales générales

Il a également été démontré que les changements saisonniers de l’exposition à la lumière modifient le nombre de neurones exprimant les neurotransmetteurs dans le noyau paraventriculaire (PVN), une région du cerveau qui joue un rôle essentiel dans le contrôle du stress, le métabolisme, la croissance, la reproduction, le système immunitaire et d’autres systèmes autonomes. les fonctions.

“La nouvelle découverte la plus impressionnante de cette étude est que nous avons découvert comment manipuler artificiellement l’activité de neurones SCN spécifiques et induire avec succès l’expression de la dopamine dans le réseau PVN hypothalamique”, a déclaré Dulcis.

“Nous révélons de nouvelles adaptations moléculaires du réseau SCN-PVN en réponse à la durée du jour pour régler la fonction hypothalamique et le comportement quotidien”, a ajouté la première auteure Alexandra Porca, Ph.D., membre du laboratoire Dulcis.

“Le changement de neurotransmetteur multisynaptique que nous montrons dans cette étude peut fournir le lien anatomique/fonctionnel médiant les changements saisonniers d’humeur et les effets de la luminothérapie.”

Les auteurs suggèrent que leurs découvertes fournissent un nouveau mécanisme qui explique comment le cerveau s’adapte aux changements saisonniers d’exposition à la lumière. Et parce que l’adaptation se produit au sein de neurones situés exclusivement dans le SCN, ce dernier représente une cible prometteuse pour de nouveaux traitements des troubles associés aux changements saisonniers de l’exposition à la lumière.

À propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

Auteur: scott les frais
Police de caractère: UCSD
Contact: Scott La Fee – UCSD
Image: L’image est créditée à l’Institut national des sciences médicales générales.

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recherche originale : Libre accès.
“Les changements saisonniers de la durée du jour induisent le changement des neurotransmetteurs multisynaptiques pour réguler l’activité et le comportement du réseau hypothalamique” par Alessandra Porcu et al. Progrès de la science


résumé

Les changements saisonniers de la durée du jour induisent une commutation de neurotransmetteurs multisynaptiques pour réguler l’activité et le comportement du réseau hypothalamique

Les changements saisonniers de la durée du jour (photopériode) affectent de nombreuses fonctions physiologiques. L’axe noyau suprachiasmatique (SCN)-noyau paraventriculaire (PVN) joue un rôle clé dans le traitement des informations liées à la photopériode.

Des variations saisonnières de l’expression des neurotransmetteurs SCN et PVN ont été observées chez l’homme et des modèles animaux. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels le réseau SCN-PVN répond à une photopériode altérée sont inconnus.

Ici, nous montrons chez la souris que la neuromédine S (NMS) et les neurones du polypeptide intestinal vasoactif (VIP) dans le SCN affichent la plasticité des neurotransmetteurs induite par la photopériode.

L’enregistrement in vivo de la dynamique du calcium a révélé que les neurones NMS modifient l’activité du réseau PVN en réponse à la photopériode hivernale. La manipulation chronique des neurones NMS est suffisante pour induire la commutation des neurotransmetteurs dans les neurones PVN et affecte l’activité locomotrice.

Nos résultats révèlent des adaptations moléculaires non identifiées auparavant du réseau SCN-PVN en réponse à la saisonnalité et au rôle des neurones NMS dans l’ajustement de la fonction hypothalamique à la durée du jour grâce à la commutation coordonnée de neurotransmetteurs multisynaptiques qui affecte le comportement.

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