Sélectivité de la teinte à partir de circuits récurrents chez la drosophile

Le mécanisme de circuits de la sélectivité chromatique dans le système visuel de la Drosophile

La perception des couleurs est un aspect clé de l’expérience visuelle, jouant un rôle important dans l’interaction des organismes avec leur environnement. Chez les primates comme les humains avec trois types de cellules photoréceptrices, on a découvert que le cortex visuel contient des neurones sélectivement sensibles à des teintes particulières (comme le bleu, le bleu-vert et l’orange) ainsi qu’à des couleurs non spectrales (comme le violet et le magenta). Cependant, les bases de circuits neuronaux de cette sélectivité chromatique restent à élucider.

Dans une étude récemment publiée dans Nature Neuroscience, l’équipe du Dr Rudy Behnia de l’Université Columbia a utilisé la Drosophile, un organisme modèle génétiquement accessible, pour découvrir des neurones sélectifs aux teintes dans son système visuel et révéler les mécanismes de circuits neuronaux responsables de cette sélectivité chromatique. Ces résultats offrent de nouvelles perspectives sur les bases neuronales de la perception des couleurs.

Les chercheurs ont d’abord utilisé l’imagerie calcique biphotonique pour mesurer les réponses de différents neurones clés du système visuel de la Drosophile à divers stimuli de couleurs spectrales et non spectrales. Ils ont découvert que les neurones de projection synaptiques relais qui transmettent l’information chromatique, tm5a, tm5b et tm5c, montrent une forte sélectivité pour des teintes spécifiques, similaire aux neurones sélectifs aux teintes du cortex visuel des primates.

Pour élucider les mécanismes de circuits neuronaux sous-jacents à cette sélectivité chromatique, les chercheurs ont retracé les motifs de connectivité de ces neurones TM en utilisant les données de microscopie électronique du cerveau entier de la Drosophile. Sur la base de la reconstruction, ils ont établi un modèle de circuit neuronal contraint par la structure de connectivité, capable de reproduire précisément les motifs de réponse expérimentaux des neurones TM.

Étonnamment, bien que les neurones TM ne soient qu’à une ou deux synapses des photorécepteurs d’entrée visuelle, le modèle prédit l’existence de connexions récurrentes étendues entre eux. En perturbant ces connexions récurrentes dans le modèle et dans les expériences, les chercheurs ont découvert que ces connexions sont essentielles pour la sélectivité chromatique, tandis que l’intégration non linéaire au sein d’un seul neurone n’est pas nécessaire.

Cette étude fournit de nouvelles perspectives sur les mécanismes neuronaux du traitement de l’information chromatique dans la perception visuelle, révélant un moyen par lequel les systèmes visuels biologiques réalisent des calculs non linéaires via des connexions de circuits. Bien que le système visuel de la Drosophile en tant qu’invertébré diffère considérablement des primates, cette découverte suggère un certain degré de conservation évolutive des calculs de sélectivité chromatique dans différents cerveaux d’animaux.

Non seulement cette étude contribue à la compréhension des bases neuronales de la perception visuelle, mais elle offre également de nouvelles perspectives sur les principes généraux du calcul cérébral. Des travaux futurs pourraient explorer les liens entre ces neurones sélectifs aux teintes et le comportement de la Drosophile, ainsi que l’existence et le rôle de mécanismes neuronaux similaires dans d’autres espèces.