FIGUE. 1. Distribution biaisée des récepteurs du glutamate au niveau des dendrites dans les neurones à faible cf. (A) Circuit auditif du tronc cérébral de poulets. CN, noyau cochléaire. (B) Organisation tonotopique de NL. (C) Dessin schématique de la stimulation à un et deux photons. (D) Uncaging de glutamate à photon unique (405 nm) le long des dendrites dans les neurones à faible CF et à haut CF. Les réponses actuelles à soma sont indiquées pour les points non mis en cage correspondants (orange). (E) Amplitude actuelle par rapport à la distance du soma pour sept dendrites de neurones à faible CF et six dendrites de neurones à haute CF. Les données en (D) sont reliées par des lignes noires. Les cercles bleus et rouges indiquent les réponses des emplacements proximal (<20 % de la longueur) et distal (>80 %) respectivement. (F) Amplitude actuelle par des stimuli à photon unique. (G) Glutamate à deux photons (720 nm) uncaging dans les neurones à faible CF et à haut CF. Les dendrites proximales et distales sont agrandies et les réponses actuelles de chaque emplacement (orange) sont affichées. (H) Épaisseur des dendrites stimulées. (I) Amplitude actuelle par des stimuli à deux photons. *P <0,05 et **P <0,01 dans cette figure et dans les figures suivantes. Crédit :DOI :10.1126/sciadv.abh0024
Les physiologistes de l'Université de Nagoya ont approfondi leur compréhension des circuits neuronaux des oiseaux qui leur permettent de distinguer d'où provient un son spécifique. Leurs conclusions, publiées dans la revue Science Advances , pourrait aider les scientifiques à comprendre les bases de la façon dont les cerveaux des mammifères calculent la différence de temps entre un seul son arrivant à chaque oreille individuelle, connue sous le nom de "différence de temps interaurale". Cette capacité fait partie intégrante de la localisation du son.
"Les animaux peuvent effectuer une détection précise de la différence de temps interaurale pour les sons d'une large gamme de fréquences", explique Rei Yamada, spécialiste de la physiologie cellulaire à la Graduate School of Medicine de l'Université de Nagoya. Le circuit nerveux de ce processus est si spécialisé que les nombreuses branches s'étendant d'une seule cellule nerveuse, appelées dendrites, reçoivent une fréquence sonore spécifique de l'une ou l'autre oreille. Mais on ne sait pas encore exactement comment tout cela fonctionne ensemble pour permettre la détection de différence de temps interaurale.
Yamada et son collègue Hiroshi Kuba voulaient en savoir plus sur ce processus. Ils ont mené des expériences au laser sur des tranches de cerveau de poulet en stimulant des récepteurs excitateurs sur une partie du cerveau responsable de la localisation des sons. Cela a été suivi par des expériences de simulation pour clarifier la signification de leurs découvertes initiales.
Ils ont découvert que les jonctions nerveuses, appelées synapses, étaient particulièrement regroupées aux extrémités de longues dendrites spécialisées dédiées à la transmission des signaux des sons à basse fréquence. Contre-intuitivement, ce regroupement a réduit la force de transmission du signal sur toute la longueur de la dendrite de sorte qu'il était plus petit au moment où il atteignait la cellule nerveuse. Ce processus, cependant, a permis à la cellule nerveuse de tolérer des entrées intenses arrivant par des dendrites dédiées à chaque oreille, maintenant ainsi sa capacité à mener les activités de calcul de décalage horaire et de localisation nécessaires.
"De nombreux animaux, y compris les humains, utilisent la différence de temps d'un son atteignant les deux oreilles comme un indice pour la localisation de la source sonore", explique Yamada. "Nous aimerions examiner si l'association que nous avons trouvée entre la fonction et la structure neurales est universellement commune chez d'autres espèces. Il sera important d'étendre nos recherches au cerveau des mammifères pour comprendre le principe de base de la détection de la différence de temps interaurale que les oiseaux et les animaux ont en commun avec humains."
L'étude, "La géométrie des synapses dendritiques optimise le calcul binaural dans un circuit de localisation sonore", a été publiée dans la revue Science Advances le 24 novembre 2021.
