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Le Laboratoire de Microcircuits Neuronaux (LNMC), dirigé par le Professeur Henry Markram, est dédié à l’étude de la structure, fonction et plasticité des microcircuits neuronaux, dont plus particulièrement ceux du néocortex.
Le néocortex constitue approximativement 80% du cerveau humain et est composé de microcircuits stéréotypiques contenant différents types de neurones. Les microcircuits corticaux exhibent une énorme capacité de calcul et sont capables de participer à différentes fonctions. Le néocortex pourrait être divisé en multiples colonnes verticales de 0.3 à 0.5 mm de diamètre, possédant chacune une fonction différente, les microcircuits présents au sein de ces colonnes corticales représentent une unité fondamentale de calcul.
Obtenir une esquisse des microcircuits néocorticaux est essentiel pour la compréhension des fonctions cognitives. Pour y arriver nous caractérisons systématiquement les propriétés electrophysiologiques, structurales et moléculaires des neurones ainsi que les règles de connectivité locales et les propriétés synaptiques des neurones interconnectés. Plus récemment nous avons commencé à étudier la neuromodulation de microcircuits. Les propriétés fonctionnelles des microcircuits sont définies par leur répertoire dynamique de neurones et synapses. Des efforts considérables sont fournis dans le but de clarifier les mécanismes moléculaires derrière ces propriétés dynamiques. Parmi ces efforts se situent le développement de protocoles de haute performance permettant de caractériser et localiser les canaux ioniques et obtenir le profil génétique des cellules individuelles.
L’information détaillée à propos des microcircuits est essentielle aussi pour la compréhension des conditions neurologiques et psychiatriques qui résultent des dysfonctions du néocortex. Au LNMC nous étudions le rôle des altérations dans les microcircuits en relation avec l’autisme, l’une de nos contributions principales étant la proposition de la ‘Intense World Theory’.
Les données expérimentales obtenues par le LNMC sont utilisées aussi par le Blue Brain Project (BBP) pour construire des modèles réalistes in silico de plusieurs régions du cerveau, ayant pour but de mieux comprendre, au travers de simulations informatiques détaillées, le traitement des signaux au sein des circuits neuronaux.