Dossier

Le cerveau et ses mystères

Le cerveau est un terrain d’exploration extraordinaire pour les scientifiques. Si son organisation complexe, son fonctionnement et sa plasticité sont en partie connus, le cerveau garde de nombreux mystères que les neuroscientifiques ont à cœur de percer.

Cellules souches issues de glioblastome humain, regroupées en une neurosphère
Cellules souches issues de glioblastome humain, regroupées en une neurosphère

© Caroline DELMAS / Laetitia LIGAT / CRCT / CNRS Images

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Si la morphologie et le fonctionnement des neurones sont aujourd’hui bien connus, la découverte de nouveaux types cellulaires du système nerveux a remis en question leur rôle prépondérant. Les cellules gliales, dont les astrocytes font partie, ont longtemps été considérées comme de simples soutiens au fonctionnement des neurones. On sait maintenant qu’elles collaborent étroitement avec les neurones et participent activement à la modulation des émotions, diminuent l’anxiété et jouent également un rôle dans la défense immunitaire, la réparation et la cicatrisation du cerveau !

En parallèle, de nombreuses études tentent d’identifier le rôle et les sous-régions fonctionnelles des différentes structures cérébrales, ainsi que la manière dont elles sont connectées entre-elles. En réalisant notamment des tests comportementaux via différents modèles animaux (souris, abeilles, drosophiles, fourmis) et même chez l’humain, les scientifiques identifient quelles structures sont impliquées dans les phénomènes d’apprentissage, de mémorisation, le langage, la motricité ou encore dans la prise de décision.

L’état actuel des connaissances a conduit à des applications dans différents domaines. Citons l’élaboration d’interfaces cerveau-machines (contrôle d’ordinateur à distance, pilotage de prothèses, etc.) ou la mise au point d’entraînements pour optimiser les performances sportives. Mais de nombreux mystères restent à percer : qu’est-ce que l’intelligence ? Qu’est-ce que la conscience ? Pourra-t-on un jour guérir les maladies neurodégénératives ? Parviendrons-nous à déchiffrer le code neural, ce langage hypothétique utilisé par les neurones pour communiquer entre eux ? Les neurosciences ont encore beaucoup à nous apprendre.

Découvrez en images un aperçu des recherches en neurosciences menées dans les laboratoires du CNRS.

Mots clés : neuroscience, cerveau, neurone, astrocyte, modèle animal, cognition, intelligence, apprentissage

Podcast et vidéos du Journal du CNRS

20190016_0009
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Expérience de stimulation magnétique transcrânienne (TMS), qui intervient de manière précise, spatialement et temporellement, sur l’activité cérébrale. Cette expérience en particulier vise à modifier l’activité du cortex visuel. Le Centre de recherche cerveau et cognition (CerCo) étudie différentes modalités sensorielles et fonctions cognitives associées, ainsi que la mémoire et différents états mentaux. Réalisées chez le singe, l’homme sain, le patient et/ou la machine, ses recherches…

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Expérience de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) au CerCo
20110001_1115
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Extraction des principaux réseaux de faisceaux de substance blanche cérébrale chez l'homme à partir d'images d'IRM (imagerie par résonance magnétique) de diffusion. Cette technique d'imagerie biomédicale permet d'étudier in vivo des fibres de substance blanche et donc de réaliser des diagnostics pour diverses pathologies : sclérose en plaques, schizophrénie, troubles de la conscience.

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Extraction des principaux réseaux de faisceaux de substance blanche cérébrale chez l'homme à partir
20170022_0004
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Triple marquage d’un neurone d’hippocampe de rat, vu en imagerie de fluorescence plein champ. En vert, il s'agit d'un marquage de surface de la sous-unité GluA2 des récepteurs de type AMPA activés par le glutamate. La clathrin, marquée en rouge, permet d’identifier les puits d’endocytose qui sont la voie de transport des récepteurs vers l'intérieur de la cellule. En bleu est marquée la sous-unité internalisée GluA2 des récepteurs de type AMPA activés par le glutamate. Une triple co-localisation…

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Triple marquage d’un neurone d’hippocampe de rat
20220025_0001
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Astrocytes de l’amygdale (immunomarquage, vert ; noyaux en bleu) et récepteurs de l’ocytocine (visualisation de l’ARN, rouge) chez une souris, vus en microscopie en fluorescence. Les cellules gliales, dont les astrocytes font partie, sont des cellules du cerveau. Longtemps considérées comme de simples soutiens aux neurones, elles ont été peu étudiées. On sait maintenant qu'elles collaborent étroitement avec les neurones pour traiter l’information sensorielle et émotionnelle. Les astrocytes en…

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Astrocytes de l’amygdale et récepteurs de l’ocytocine chez une souris
20220122_0019
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Le glioblastome est une tumeur cérébrale dont l’agressivité peut être attribuée aux cellules souches tumorales. Responsables de la résistance aux traitements, ces cellules ont la capacité de former des neurosphères et peuvent s’engager dans des voies de différenciation neurale dans certaines conditions de culture. Des cellules souches issues de glioblastome humain, regroupées en une neurosphère, sont visibles ici par le marquage en bleu de leur noyau. Sous l’action de facteurs de croissance,…

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20220122_0019
Galaxie cérébrale
20210039_0002
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Astrocyte fluorescent GFP (Green fluorescent protein) dans l’hippocampe du cerveau d'une souris. Le cerveau consomme une grande partie de l’énergie disponible dans notre organisme. Son bon fonctionnement repose sur une étroite coopération entre les neurones et les cellules de leur environnement, en particulier les astrocytes. La phase précoce de la maladie d’Alzheimer est caractérisée par une réduction de ce métabolisme énergétique, mais on ignorait si ce déficit pouvait contribuer directement…

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Astrocyte fluorescent dans l’hippocampe du cerveau d'une souris
20210039_0003
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Astrocyte, marquage GFAP (Glial fibrillary acidic protein) en rouge, et son noyau en bleu, dans l’hippocampe du cerveau d'une souris. Le cerveau consomme une grande partie de l’énergie disponible dans notre organisme. Son bon fonctionnement repose sur une étroite coopération entre les neurones et les cellules de leur environnement, en particulier les astrocytes. La phase précoce de la maladie d’Alzheimer est caractérisée par une réduction de ce métabolisme énergétique, mais on ignorait si ce…

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Astrocytes dans l’hippocampe du cerveau d'une souris
20180021_0006
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Cultures primaires d'astrocytes de souris fixés observées en microscopie confocale à fluorescence. L'ADN est marqué en vert (DAPI), les nuances allant du violet au rouge correspondent à l'acide fibrillaire gliale ou GFAP (AlexaFluor 564). Les astrocytes sont des cellules gliales du système nerveux central. Elles participent au maintien de la barrière hématoencéphalique, régulent le flux sanguin, assurent l'approvisionnement en nutriments et le métabolisme énergétique du système nerveux,…

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Cultures primaires d'astrocytes de souris
20180014_0004
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Profil de phase calculé par un algorithme dit de "Gerchberg-Saxton". Les profils de phase produits sont utilisés pour piloter des composants optiques appelés "modulateur spatial de phase" (SLM – Spatial Light Modulator) qui modifient la phase des faisceaux laser. On génère ainsi dynamiquement des hologrammes 3D à l'échelle microscopique. Ceux-ci sont utilisés en microscopie à modulation de front d'onde (microscopie optique) pour des applications d'optogénétiques. Cette technique permet non…

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Profil de phase calculé par un algorithme dit de "Gerchberg-Saxton"
20210072_0001
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Tractographie de l'imagerie par résonance magnétique de diffusion du cerveau humain vivant. L’IRM de diffusion permet de reconstruire et étudier les connexions cérébrales chez l’être humain vivant. Véritables "autoroutes du cerveau", elles permettent les échanges d’informations entre les régions cérébrales. Elles sont indispensables au fonctionnement cognitif, qui nécessite d’associer le travail de régions distantes pour penser, réfléchir, se souvenir et interagir avec son environnement de…

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Tractographie de l'IRM de diffusion du cerveau humain vivant
20180014_0007
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Profil de phase calculé par un algorithme dit de "Gerchberg-Saxton". Les profils de phase produits sont utilisés pour piloter des composants optiques appelés "modulateur spatial de phase" (SLM – Spatial Light Modulator) qui modifient la phase des faisceaux laser. On génère ainsi dynamiquement des hologrammes 3D à l'échelle microscopique. Ceux-ci sont utilisés en microscopie à modulation de front d'onde (microscopie optique) pour des applications d'optogénétiques. Cette technique permet non…

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Profil de phase calculé par un algorithme dit de "Gerchberg-Saxton"
20200003_0018
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Participant à une campagne de neurosciences comportementales étudiant les processus cognitifs du geste du lancer franc. Elle se déroule dans le simulateur de lancer Virtushoot, un dispositif de réalité virtuelle reproduisant un terrain de basket où l'on peut manipuler le contexte environnemental du joueur. Pour lancer le ballon, le sportif se repose sur des variables visuelles, par exemple l'angle d'élévation du panier avec lequel il évalue la profondeur. En variant les paramètres comme la…

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Etude des processus cognitifs du geste du lancer franc au basket dans le simulateur Virtushoot
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Participant à une campagne de neurosciences comportementales étudiant les processus cognitifs du geste du lancer franc. Elle se déroule dans le simulateur de lancer Virtushoot, un dispositif de réalité virtuelle reproduisant un terrain de basket où l'on peut manipuler le contexte environnemental du joueur. Le participant est ici opposé à un avatar virtuel pour étudier la manière dont il synchronise ses mouvements avec ceux de l'adversaire et, au besoin, modifie son lancer. L'objectif de cette…

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Etude des processus cognitifs du geste du lancer franc au basket dans le simulateur Virtushoot
20160058_0007
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Utilisation d'un "eye-tracker" mobile sous forme de lunettes. Ici, le sujet lit la description d'un objet accroché au mur. Les mouvements oculaires sont suivis par le point vert sur l’écran de smartphone. Ces lunettes oculométriques portatives permettent d'enregistrer l'activité visuelle d'un individu, dans de nombreux environnements. La technique est basée sur une lumière infrarouge émise en direction de l'oeil. Les reflets pupillaires et cornéens engendrés et enregistrés par une caméra…

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Utilisation d'un "eye-tracker" mobile sous forme de lunettes
20180003_0004
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Mesure de l'activité cérébrale d'un bébé de 6 mois par le biais d'un électro-encéphalogramme. Au contact de sa mère pendant toute la durée de l'expérience et placé dans une pièce faiblement éclairée, l'enfant est soumis à l'écoute de différents "jeux" de phrases prononcés avec différentes intonations. La perception de ces intonations et de la musicalité du langage, est analysée via des capteurs mesurant l'activité électrique et hémodynamique cérébrale de l'enfant. Entre 6 mois et un an, le…

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Mesure de l'activité cérébrale d'un bébé de 6 mois par le biais d'un électro-encéphalogramme
20180003_0005
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Mesure de l'activité cérébrale d'un bébé de 6 mois par le biais d'un électro-encéphalogramme. Au contact de sa mère pendant toute la durée de l'expérience et placé dans une pièce faiblement éclairée, l'enfant est soumis à l'écoute de différents "jeux" de phrases prononcés avec différentes intonations. La perception de ces intonations et de la musicalité du langage, est analysée via des capteurs mesurant l'activité électrique et hémodynamique cérébrale de l'enfant. Entre 6 mois et un an, le…

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Mesure de l'activité cérébrale d'un bébé de 6 mois par le biais d'un électro-encéphalogramme
20180003_0008
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Mesure de l'activité cérébrale d'un bébé de 6 mois par le biais d'un électro-encéphalogramme. Au contact de sa mère pendant toute la durée de l'expérience et placé dans une pièce faiblement éclairée, l'enfant est soumis à l'écoute de différents "jeux" de phrases prononcés avec différentes intonations. La perception de ces intonations et de la musicalité du langage est analysée via des capteurs mesurant l'activité électrique et hémodynamique cérébrale de l'enfant. Entre 6 mois et un an, le…

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Mesure de l'activité cérébrale d'un bébé de 6 mois par le biais d'un électro-encéphalogramme
20180003_0011
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Enfant face à un dispositif du babylab du Centre Neuroscience Intégrative et Cognition (INCC). À travers différentes expériences et dispositifs sur écran, notamment, le babylab se penche sur l'étude du bilinguisme chez les enfants, l’apprentissage des sons, du vocabulaire et de la grammaire de la (des) langue(s) maternelle(s) et plus généralement sur le développement du langage chez les enfants. Bien que les bébés ne soient pas en capacité d'exprimer verbalement ce qu'ils comprennent, le…

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Enfant face à un dispositif du babylab du LPP
20170024_0001
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Microarchitecture d'un neurone en culture âgé de trois semaines, vu en microscopie de fluorescence. Ce neurone a été prélevé au niveau de l'hippocampe d'un embryon de rat. L'hippocampe est une structure cérébrale impliquée dans les processus d’apprentissage et de mémoire. Les microtubules sont marqués en bleu et les filaments d'actine en vert, deux composants du cytosquelette. Le cytosquelette est indispensable au bon fonctionnement du neurone. Il lui permet d'acquérir et de conserver sa forme,…

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Microarchitecture d'un neurone en culture
20200003_0017
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Participant à une campagne de neurosciences comportementales étudiant les processus cognitifs du geste du lancer franc. Elle se déroule dans le simulateur de lancer Virtushoot, un dispositif de réalité virtuelle reproduisant un terrain de basket où l'on peut manipuler le contexte environnemental du joueur. Pour lancer le ballon, le sportif se repose sur des variables visuelles, par exemple l'angle d'élévation du panier avec lequel il évalue la profondeur. En variant les paramètres comme la…

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Etude des processus cognitifs du geste du lancer franc au basket dans le simulateur Virtushoot
20210044_0001
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Projections d’axone dopaminergique de l’aire tegmentale ventrale dans le striatum, deux régions du cerveau. Les neurones sont prolongés par des axones (des fibres nerveuses) qui conduisent le signal électrique vers d’autres cellules et assurent la communication entre elles. On appelle projections d’axone dopaminergique les fibres de projection (un type de fibres nerveuses connectant le cortex cérébral avec d’autres régions du cerveau) qui synthétisent et libèrent le neurotransmetteur dopamine…

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Projections d’axone dopaminergique de l’aire tegmentale ventrale dans le striatum
20210044_0005
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Récepteur purinergique P2X4 (marquage vert), sensible à l’adénosine triphosphate (ATP). Cette molécule participe à la communication électrochimique entre les neurones (neuromédiateur). C'est également une molécule de communication entre les cellules gliales et les neurones (gliotransmetteur). Au sein du système nerveux, les messages sont transmis d'un neurone à un autre neurone sous la forme de signaux électriques qui voyagent le long des axones. Les neurones sont séparés entre eux par l…

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Récepteur purinergique P2X4 sensible à l’adénosine triphosphate ATP
20160088_0003
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Sous-régions fonctionnelles du lobe frontal du cerveau. Le lobe frontal construit et contrôle nos comportements les plus complexes tels que la prise de décision, la créativité et le raisonnement par analogie, la génération des comportements volontaires et l'organisation du langage. Les chercheurs ont identifié dans cette partie du cerveau, 12 aires cérébrales dédiées à des fonctions différentes, des plus simples, comme la motricité, aux plus complexes, comme le comportement social. La fonction…

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20160088_0003
Sous-régions fonctionnelles du lobe frontal du cerveau
20200067_0001
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Neurones pyramidaux des couches corticales supérieures d’un cortex de souris "Brainbow". Cette technique génétique permet de marquer les neurones de manière individuelle, grâce à la combinaison de molécules fluorescentes produisant une centaine d’étiquettes de couleurs différentes. On peut ainsi visualiser les circuits neuronaux en distinguant clairement les neurones adjacents. Ce rendu 3D est obtenu grâce à la microscopie multiphotonique multicouleur sérielle ChroMS.

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Neurones pyramidaux dans un cortex de souris "Brainbow"
20130001_0232
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Observation et acquisition d'images de cellules neurales de souris, au microscope à fluorescence. Ces cellules qui composent le tissu nerveux sont de trois types : les neurones, les astrocytes et les oligodendrocytes. Les astrocytes (en rouge) ont été colorés grâce au marqueur GFAP (Glial fibrillary acidic protein). Les noyaux des cellules sont colorés en bleu.

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Observation et acquisition d'images de cellules neurales de souris, au microscope à fluorescence
20210039_0001
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Astrocyte, marquage GFAP (Glial fibrillary acidic protein) en rouge, et son noyau en bleu, dans l’hippocampe du cerveau d'une souris. Le cerveau consomme une grande partie de l’énergie disponible dans notre organisme. Son bon fonctionnement repose sur une étroite coopération entre les neurones et les cellules de leur environnement, en particulier les astrocytes. La phase précoce de la maladie d’Alzheimer est caractérisée par une réduction de ce métabolisme énergétique, mais on ignorait si ce…

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Astrocytes dans l’hippocampe du cerveau d'une souris
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Uniquement disponible pour exploitation non commerciale

Comment les bébés font-ils pour apprendre une langue ? Une équipe de psycholinguistes du Babylab s'intéresse à l'apprentissage de la structure des phrases, de l'organisation des sons dans le langage, ou encore à influence de l'environnement social sur le développement cognitif de l'enfant. Découvrez, dans ce film les protocoles expérimentaux étonnants qui permettent de sonder les cerveaux des tout-petits.

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Dans la tête des bébés
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Uniquement disponible pour exploitation non commerciale

Ni animal, ni plante, ni champignon, le « blob » (Physarum polycephalum) est un curieux être rampant composé d'une unique cellule géante. Bien que dépourvu de cerveau, il est capable d'apprendre de ses expériences. Et plus surprenant encore, il peut transmettre ses apprentissages à un congénère en fusionnant avec lui. C'est ce que nous explique Audrey Dussutour, biologiste au Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA – CNRS ; Université Toulouse III – Paul Sabatier).

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Blob, la cellule qui apprend (Le)
20180066_0007
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Activation motrice lors d'une tâche de frappe digitale (main droite minus main gauche : données relevant spécifiquement de la main droite) chez un participant adulte grâce à l'imagerie optique par proche infrarouge (NIRS) projetée sur un gabarit. En A, la carte topographique. En B, la projection sur la face externe supérieure. En C, la projection sur la face externe de l'hémisphère gauche. En D, la projection sur la face externe de l'hémisphère droit. Les couleurs chaudes (orange-rouge)…

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Activation motrice lors d'une tâche de frappe digitale (main droite minus main gauche)
20180066_0008
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Activation motrice lors d'une tâche de frappe digitale (main gauche minus main droite : données relevant spécifiquement de la main gauche) chez un participant adulte grâce à l'imagerie optique par proche infrarouge (NIRS) projetée sur un gabarit. En A, la carte topographique. En B, la projection sur la face externe supérieure. En C, la projection sur la face externe de l'hémisphère gauche. En D, la projection sur la face externe de l'hémisphère droit. Les couleurs chaudes (orange-rouge)…

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Activation motrice lors d'une tâche de frappe digitale (main gauche minus main droite)
20160088_0001
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Sous-régions fonctionnelles du lobe frontal du cerveau. Le lobe frontal construit et contrôle nos comportements les plus complexes tels que la prise de décision, la créativité et le raisonnement par analogie, la génération des comportements volontaires et l'organisation du langage. Les chercheurs ont identifié dans cette partie du cerveau, 12 aires cérébrales dédiées à des fonctions différentes, des plus simples, comme la motricité, aux plus complexes, comme le comportement social. La fonction…

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20160088_0001
Sous-régions fonctionnelles du lobe frontal du cerveau
20170135_0008
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Démonstrateur d’interface cerveau-machine Brain Invaders. Inspiré du jeu vidéo Space Invaders, ce programme est piloté exclusivement par "butinage attentionnel" soit par la pensée, sans manette. Doté d'un casque dont les électrodes sont principalement situées au niveau du cortex visuel et central pariétal, le joueur doit se concentrer sur l’objet qui émet des flashs lumineux afin de l'éliminer. Le signal cérébral correspondant à la perception du flash (stimuli) généré dans le jeu est une onde…

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Démonstrateur d’interface cerveau-machine Brain Invaders
20180022_0003
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Populations neuronales d'un cerveau de drosophile, observées en microscopie confocale à fluorescence. L'ADN est visible en bleu (DAPI), les neurones des corps pédonculés en vert (GFP endogène) et les autres neurones exprimant le marqueur neuronal Fascicline II en rouge (AlexaFluor 546). L'objectif était de localiser les neurones des corps pédonculés qui font partie du circuit olfactif et sont impliqués dans les processus de mémorisation.

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Populations neuronales d'un cerveau de drosophile
20170060_0005
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Développement du myxomycète, "Physarum polycephalum", communément appelé blob. Cet organisme unicellulaire se déplace en étendant ses pseudopodes et en contractant son réseau veineux. Il peut atteindre la vitesse maximale de 4 cm par heure. Parmi ses nombreuses caractéristiques, le blob cicatrise en moins de deux minutes et peut réorganiser tout son système veineux en trois heures. Il peut également être cloné s’il est découpé en morceaux d’un millimètre minimum. Sensible à la lumière, il se…

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Développement du myxomycète, "Physarum polycephalum"
20100001_0617
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Développement du myxomycète "Physarum polycephalum", communément appelé blob, face à des nourritures caractérisées par des ratios protéine/sucre différents. Le blob est un organisme unicellulaire, il se développe en milieu humide et se nourrit de bactéries et de champignons qu’il digère grâce à des substances chimiques. Ici, au cours de l'expérience, il dirige son mouvement vers la source la plus riche en protéines (nourriture la plus opaque sur la photo). Parmi ses nombreuses caractéristiques,…

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Développement du myxomycète "Physarum polycephalum" sur des ratios protéine/sucre différents
20220028_0004
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Étude de la navigation visuelle d'une fourmi par Antoine Wystrach, chercheur en neuroéthologie au Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA). Le dispositif en arrière-plan permet à une fourmi de naviguer dans des mondes reconstruits en réalité virtuelle. Les mouvements de l’insecte sont retransmis en direct à un ordinateur qui permet en retour de contrôler l’image du monde perçue par la fourmi. Les comportements de navigation visuelle des fourmis sont des exemples remarquables de la…

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Étude de la navigation visuelle d'une fourmi par Antoine Wystrach
20220028_0002
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Observation du comportement de navigation d'une fourmi "Cataglyphis velox", se déplaçant sur une boule flottant sur un coussin d’air, tel un tapis roulant omni-directionel. Son comportement est étudié par Antoine Wystrach, chercheur en neuroéthologie au Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA). Les comportements de navigation visuelle des fourmis sont des exemples remarquables de la capacité des mini-cerveaux à produire des comportements sophistiqués, dans des environnements…

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Observation du comportement de navigation d'une fourmi "Cataglyphis velox"
20200038_0001
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Fourmi "Melophorus bagoti" d'Australie. Cette image a été réalisée dans le cadre de recherches sur l'aversion au risque comme stratégie de survie chez deux espèces de fourmis, "Melophorus bagoti" d’Australie et "Cataglyphis fortis" du Sahara. Ces fourmis sont capables, pour éviter les pièges, de changer de trajectoire grâce à un mécanisme d’apprentissage aversif. Elles associent des repères visuels à des expériences négatives, elles mémorisent les traces d’un parcours potentiellement risqué.

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Fourmi "Melophorus bagoti" d'Australie
20060001_1107
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Neurobiologie chez l'abeille, imagerie calcique. Sur l'écran en arrière plan : signaux calciques dans le lobe antennaire de l'abeille, Apis mellifera. Dispositif de contention et d'enregistrement des signaux calciques. Un système de stimulation olfactive est couplé au dispositif d'imagerie afin de pouvoir stimuler l'abeille avec des odeurs choisies. Les signaux enregistrés traduisent les variations intracellulaires de calcium dans les structures et réseaux neuronaux impliqués dans l'olfaction…

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20060001_1107
Neurobiologie chez l'abeille, imagerie calcique. Sur l'écran en arrière plan : signaux calciques dan
20180093_0003
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Bourdons terrestres, "Bombus terrestris", équipés de QR codes butinant un prototype de fleur artificielle connectée, sous une caméra. Ce système a été conçu par le Centre de recherche sur la cognition animale (CRCA) avec des élèves du lycée Julliot de la Morandière à Granville, dans la Manche (projet soutenu par la Fondation Dassault Systèmes). Placé au milieu de fleurs naturelles, il délivre des quantités contrôlées de nectar et de pollen artificiels, enregistre les visites des abeilles et les…

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Bourdons terrestres, "Bombus terrestris", équipés de QR codes butinant une fleur artificielle connectée
20170048_0102
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Dispositif de conditionnement appétitif chez les abeilles. Le test part du constat qu’au contact d’une solution sucrée au niveau de leurs antennes, les abeilles réagissent en étendant leur proboscis (pièces buccales spécialisées dans la succion). Les chercheurs lui présentent une odeur initialement neutre associée à la solution sucrée, la conduisant à former une association. Une fois cet apprentissage réalisé, elle étendra son proboscis à la seule présentation de l’odeur neutre. L’expérience…

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Dispositif de conditionnement appétitif chez les abeilles
20170048_0104
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Dispositif de conditionnement appétitif chez les abeilles. Le test part du constat qu’au contact d’une solution sucrée au niveau de leurs antennes, les abeilles réagissent en étendant leur proboscis (pièces buccales spécialisées dans la succion). Les chercheurs lui présentent une odeur initialement neutre associée à la solution sucrée, la conduisant à former une association. Une fois cet apprentissage réalisé, elle étendra son proboscis à la seule présentation de l’odeur neutre. L’expérience…

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Dispositif de conditionnement appétitif chez les abeilles
20170048_0022
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Une souris explore l’environnement dans un dispositif permettant de tester sa mémoire spatiale. Le test est basé sur la capacité des souris à se souvenir de la localisation des objets présents dans l’arène. La première étape consiste à placer l’individu dans le dispositif comportant deux objets identiques, afin de se familiariser et d’apprendre leur position. Un pattern visuel rayé permet à la souris de se repérer dans son espace. L’environnement du test ne reçoit pas de lumière directe afin de…

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Une souris explore l’environnement d’un dispositif de test de mémoire spatiale
20170048_0052
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Test de reconnaissance sociale chez des souris. La souris testée, dite de référence, est placée au milieu d’un dispositif composé de 3 chambres reliées par des portes. Une souris familière à la souris de référence est placée dans une cage dans une chambre à une extrémité. Une autre, qu’elle ne connaît pas, est placée à l’autre extrémité. Un dispositif de trajectométrie quantifie la fréquence des interactions de la souris en liberté avec chacune des deux souris. Le test est effectué sur des…

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Test de reconnaissance sociale chez des souris
20170048_0066
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Etude du comportement d'une araignée face à un leurre. Ce dispositif permet d'étudier l'influence des composés cuticulaires sur les interactions entre araignées, qui sont majoritairement solitaires. Ces composés pourraient jouer un rôle majeur dans la transition entre la phase grégaire des juvéniles et la phase solitaire des individus plus âgés. Les chercheurs tentent ainsi d'identifier les mécanismes fondamentaux favorisant l'émergence de la coopération entre les individus conduisant à la…

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Etude du comportement d'une araignée face à un leurre
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Etude des comportements de deux araignées juvéniles au cours d’un test de socialité. Les chercheurs analysent ici leurs interactions et mesurent le temps que les individus passent agrégés. Les araignées sont majoritairement solitaires mais présentent une phase grégaire temporaire au stade juvénile, qui se dissipe lors d’une phase de dispersion. Les chercheurs tentent ainsi d’identifier les mécanismes fondamentaux favorisant l’émergence de la coopération entre les individus conduisant à la…

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Etude des comportements de deux araignées juvéniles au cours d’un test de socialité
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Étude du comportement des fourmis champignonnistes, "Atta laevigata", dans un dispositif expérimental reproduisant leurs parcours sur les pistes jusqu’à la colonie. Les Atta, fourmis d’Amérique du sud, également appelées "fourmis coupeuses de feuilles", vivent en symbiose avec le champignon "Leucoagaricus gongylophorus"qu’elles nourrissent et dont elles se nourrissent à leur tour. Les fourmis dites "majors" ou soldats se servent de leurs puissantes mandibules pour couper les feuilles en…

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Fourmis "Atta laevigata" acheminant des morceaux de feuille
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Apprentissage visuel discriminatif chez l'abeille testé en réalité virtuelle. Une abeille est fixée et placée sur un compensateur de locomotion constitué d'une boule en polystyrène posée sur un coussin d'air, ce qui permet à l'abeille de la bouger avec le seul mouvement de ses pattes. Ce système est dit en "closed-loop", cela signifie que chaque mouvement de l'abeille, enregistré grâce à deux capteurs de part et d'autres du compensateur, entraîne un mouvement de l'image à l'écran ; ce qui…

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Apprentissage visuel discriminatif chez l'abeille testé en réalité virtuelle
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Test d’apprentissage ou de mémoire sur des drosophiles. Des mouches préalablement conditionnées ont la possibilité de se diriger, d’un côté, vers une odeur qui, lors du processus de conditionnement était associée à un choc électrique, de l’autre côté vers une odeur qui n’était associée à aucune décharge. Le résultat montre que ces mouches sont 30 à 40 % plus nombreuses à se diriger vers la deuxième odeur, sans décharge associée, que les drosophiles dites naïves (non conditionnées). Ici, la…

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Test d’apprentissage ou de mémoire sur des drosophiles
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Nourrissage du myxomycète, "Physarum polycephalum", communément appelé blob, avec des flocons d’avoine. Cet organisme unicellulaire se développe en milieu humide et se nourrit de bactéries et de champignons qu’il digère grâce à des substances chimiques. En laboratoire, les chercheurs le nourrissent de flocons d’avoine. S’il est correctement nourri il peut doubler de taille chaque jour et mesurer jusqu’à 10 m2. S’il sèche, il prend la forme de sclérote (forme de conservation hivernale des…

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Nourrissage du myxomycète, "Physarum polycephalum" avec des flocons d’avoine
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Dispositif de conditionnement aversif de la phototaxie chez l’abeille. Ce dispositif est composé de deux compartiments éclairés de manière indépendante par 38 LEDs RGB (rouge, vert, bleu). L’abeille ne perçoit pas la lumière rouge. La phototaxie innée de l’abeille (attirance pour la lumière) est utilisée. L’expérimentation consiste à attirer l’abeille depuis un compartiment rouge (dans l’obscurité pour elle) jusqu’à un compartiment illuminé en bleu ou en vert. Un logiciel d’analyse vidéo permet…

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Dispositif de conditionnement aversif testé chez les abeilles
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Souris ayant retrouvé l'emplacement de la plateforme immergée. Etude comportementale chez la souris : apprentissage spatial dans la piscine de Morris. Dans ce test, les souris doivent apprendre à trouver une plateforme immergée dans une piscine. Pour cela, elles doivent se constituer une représentation ou une carte de leur environnement afin de localiser précisément cette plate-forme. Il s'agit d'explorer les bases comportementales et cellulaires d'un apprentissage cognitif.

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Souris ayant retrouvé l'emplacement de la plateforme immergée. Etude comportementale chez la souris
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Neurone de cortex embryonnaire de cerveau de rat mis en culture pendant 9 jours, vu en microscopie de fluorescence. Les prolongements de ce neurone sont marqués en vert par la protéine fluorescente GFP et leurs mitochondries (centrales électriques des cellules) sont marquées en rouge par la protéine fluorescente MitodsRed. Les mitochondries forment un réseau plus ou moins interconnecté. Leurs tailles varient selon les compartiments neuronaux et les contextes physiologiques et pathologiques…

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Neurone de cortex embryonnaire de cerveau de rat vu en microscopie de fluorescence
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Neurone de cortex embryonnaire de cerveau de rat mis en culture pendant 9 jours, vu en microscopie de fluorescence. Les prolongements (dendrites) de ce neurone sont marqués en rouge par immunofluorescence (détection de la protéine Map2) et leurs mitochondries (centrales électriques des cellules) sont marquées en vert par la protéine fluorescente MitoGFP. Les mitochondries forment un réseau plus ou moins interconnecté. Leurs tailles varient selon les compartiments neuronaux et les contextes…

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Neurone de cortex embryonnaire de cerveau de rat vu en microscopie de fluorescence
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Neurone exprimant l'actine fusionnée à la "green fluorescent protein" (GFP), dans des neurones hippocampiques dissociés (marquage orange) chez le rat. Il met en évidence l'enrichissement de l'actine dans les épines dendritiques, ces petites protubérances qui représentent les post-synapses excitatrices. La phalloïdine en bleu est un marqueur de l'actine filamenteuse dans les neurones environnants. Cette image a été réalisée en microscopie confocale.

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Neurone exprimant l'actine fusionnée à la GFP dans des neurones hippocampiques de rat
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Vue au microscope confocal d'une cellule de Purkinje de rat adulte marquée sélectivement par une molécule fluorescente, après enregistrement par patch-clamp (technique consistant à enregistrer l'activité électrique d'un fragment microscopique de membrane cellulaire). Le corps cellulaire (forme ronde en bas de l'image) mesure environ 25 micromètres de diamètre et l'arbre dendritique s'étend sur environ 200 x 200 micromètres, mais il est quasiment plat. Les dendrites terminales, dites "brindilles…

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Cellule de Purkinje de rat adulte vue au microscope confocal

CNRS Images,

Nous mettons en images les recherches scientifiques pour contribuer à une meilleure compréhension du monde, éveiller la curiosité et susciter l'émerveillement de tous.