Une nouvelle méthode mathématique peut détecter structure géométrique de l'activité neuronale dans le cerveau.

Dit Vladimir Itskov, professeur agrégé de mathématiques à Penn State:



"Auparavant, pour comprendre cela, les scientifiques ont dû porter l'activité neuronale dans un stimulus externe spécifique. Notre méthode est le premier à être en mesure de révéler ce à l'insu à un stimulus externe à l'avance. Maintenant, nous avons montré que notre nouvelle méthode nous permettra d'explorer la structure organisationnelle des neurones sans savoir leur fonction à l'avance ".

Carina Curto, professeur agrégé de mathématiques, dit:

"Les méthodes traditionnelles utilisées par les chercheurs pour analyser la relation entre l'activité des neurones ont été adoptées de la physique, mais les données des neurosciences suivent pas nécessairement les mêmes règles de données de physique, donc nous avons besoin de nouveaux outils. Notre méthode est une première étape vers l'élaboration d'une nouvelle boîte à outils mathématiques pour découvrir la structure des circuits neuronaux de fonction inconnue dans le cerveau ".

Topologie Clique

Le rapport de l'équipe qui décrit la méthode, la clique de topologie, apparaîtra bientôt en ligne dans les Actes de l'Académie nationale des sciences.

"Nous avons adopté des approches de la topologie algébrique, qui avait déjà été utilisé principalement dans le domaine des mathématiques pures et ils ont demandé à des données expérimentales sur l'activité des neurones placer des cellules spécialisées dans la partie du cerveau appelée l'hippocampe qui détectent la position d'un animal dans son environnement ", a déclaré Curto.

Les chercheurs ont mesuré l'activité des cellules de lieu dans le cerveau de rats au cours de trois des conditions expérimentales différentes. Ils ont ensuite analysé la façon dont la mise à feu de chaque neurone lié au lancement de chaque neurone.

Dans le premier état, les rats ont été laissés libres dans leur environnement un comportement dans lequel l'activité de position de cellule est directement liée à la position de l'animal dans son environnement. Ils ont essayé les données pour trouver des groupes de neurones, ou «cliques» dans lequel les activités de tous les membres de la bande a été relié à l'activité d'un autre membre.

La place des cellules Organisation

Leur analyse de ces fissures, en utilisant les méthodes de la topologie algébrique, a révélé une structure géométrique organisée. Étonnamment, les chercheurs ont trouvé une structure similaire dans les activités des cellules de lieu dans les deux autres Etats ont essayé, roues de course et le sommeil, qui ne devrait pas placer les cellules ont l'organisation géométrique.

"Depuis la structure que nous avons trouvé était similaire dans les trois conditions expérimentales, nous pensons que nous prenons l'organisation de base des cellules de lieu de l'hippocampe», dit Itskov.

L'équipe de recherche de Penn State, l'Université de Pennsylvanie, le Howard Hughes Medical Institute et l'Université de Nebraska-Lincoln.