Cours 10: Raffinement des synapses

Question 1

Comment est l’organisation initiale du cerveau?

Answer 1

L’organisation initiale du cerveau est « floue »
cerveau immature a connexions pas précises (connections diffuses), ya bcp de résolution qui manque à la naissance
Cerveau mature a connexions très précises (connections diffuses sont éliminées)

Question 2

Pourquoi une organisation initiale floue ?

Answer 2

Débute avec un grand potentiel, les
détails sont sculpté plus tard
Org ou majorité connexions syn sont codées par gènes, chaque vers a même nbre de syn (org simples)
Chez mammi c’est pas la même chose on sait qu’est-ce que nerones font mais pas comment
Si on avait un gène par syn ça serait impossible, on a pas le nbre de gènes nécessaires pour que un gène code pour une syn
L’ADN donne l’info de base et le reste est déterminé par les interactions entre l’org et l’env
Potentiel de pré-programmation limité
1 - quelques circuits simples et fixes
ou
2 - un échaffaudage pour plusieurs circuits complexes et adaptables
L’env ou l’org est situé détermine les syn

Question 3

Quelles sont les différentes formes de raffinement? (3)

Answer 3

1) Raffinement de la topographie: Axone au début cible +ieurs cibles post syn et après cible une seule ou qq mais peu
L’axone au début est tès grand
Nbre cibles post syn à la fin est réduit
2) Raffinement de convergence
+ieurs axones qui forment syn (connexions sur cibles post syn) mais à la fin du dév il reste un seul axone
Se fait à la jction neuromuscu
3) Raffinement du compartiment postsyn
Au début ya des connexions ou les syn sont partou (corps cell et dendrites) mais après dév les connexions sont raffinées à une partie spécifique de la cell post syn
Le fait qu’on change distribution syn change la fction des syn

Question 4

Qu’est-ce que la méthode de stimulation par recrutement graduel d’afférents?

Answer 4

Cible post syn et 3 neurones syn dessu au début
Peut faire stim min d’un afférent et enregistre activité post syn, commence avec peu de stim et a Pas de rép et aug stim pour avoir + de rép
Si aug assez la stim, la rép est + grande
Si aug stim encore +, rép est encore + grande
Fait recrutement des cell présyn
Si aug encore + la stim, la rép post syn sera la même pcq on a déjà activé toutes les cell présyn, ya rien de + à activer
Selon les stim à donner on peut savoir ya cb de connexions

Question 5

Comment se fait la diminution de convergence avec maturation?

Answer 5

Dans cerveau immature on peut trouver +ieurs fois des aug donc + de connexions mais dans cerveau mature on peut trouver seulement une ou 2 aug donc 1 ou 2 connexions
On peut pas faire la même exp au niveau des syn pyramidales de cortex pcq reçoit de neurones inhibiteurs qui aug complexité mais surtout pcq ya trop de syn (neurone pyramidal peut recevoir jusqu’à 10 000 syn et chaque syn es très petit donc peut pas voir dff de rép claire et est difficile de voir changement précis de rép
Exp marche juste quand nbre de contacts présyn est limité
Jction neuromuscu: une fibre muscu chez adulte reçoit connexions d’un seul MN mais tôt reçoit + que un

Question 6

Comment se fait l’élimination de projections axonales durant le développement?

Answer 6

Même processus se passe dans le cortex
Injecte molé fluo rétrograde dans région précise du cortex et regarde contro; neurone pyramidale dans corps calleux, regarde cb de cell sont marquées, y’en a +ieurs
Injecte une autre molé fluo après 3 sem post nat et regarde cb de cell sont vertes seulement et cb sont vertes et rouges, ya +ieurs cell vertes et rouges mais y’en a des seulement vertes pcq nbre de syn a dim (neurones seulement vertes ont éliminé leur projections dans les 20 jr post nat

Question 7

Comment se fait la perte de branches axonales durant le développement?

Answer 7

CGL
Chez adulte, CGL est organisé en couches précises et infos qui viennent d’oeils diff sont biens séparés (couches sont monoculaires)
Si regarde dév embryonnaire ya processus axonales qui couvrent couches diff, la division des cibles est pas complète
1re chose qui se passe pendant dév, les connexions qui se font dans pas bonnes couches sont éliminées et les cibles, même dans bonne couches, axones deviennent + petites
Exp faite en injectant colorant dan l’oeil et regarde axones

Question 8

Comment se fait la ségrégation de projections axonales durant le développement?

Answer 8

Cortex du chat
Neurones du CGL envoient axones à couche 4 cortex vis
Chez adulte, neurones couche 4 sont monoculaires pcq connexions qui arrivent du CGL sont très bien séparés
Ont injecté molé radioactive dans oeil, molé saute syn donc neurones post syn du CGL prend molé et est transporté au cortex
Même exp faite + tôt, tout est flou, la séparation des afférences est pas bien définie, très tôt dans le dév p-e que les neurones de la couche 4 rép aux 2 yeux mais ya raffinement avec le dév
Blanc = molé radioactive, ou les syn de l’oeil se font et ya alternance noir et blanc donc ya séparation des afférances qui viennent des 2 yeux

Question 9

Comment se fait la perte de connexions synaptiques durant le développement?

Answer 9

Jction neuromuscu, chez adulte chaque fibre muscu est contacté par un seul MN qui relâche ACh et ur muscle ya récept nicotiniques
Tôt dans dév ya bcp de MN qui connectent une fibre muscu et avec le t un seul reste

Question 10

Comment se fait la perte de la poly-innervation aux muscles durant le développement postnatal?

Answer 10

Vert = axone MN
Rouge (bugaro toxine) = récept à ACh nicotiniques (ya aggrégation sur fibres muscu
Prend même image à des t diff pendant dév, au début tout est connecté avec tout (+ieurs MN contactent une jction) et après chaque jction neuromuscu est contacté par un MN mais un MN peut contacter +ieurs fibres muscu

Question 11

Qu’est-ce que la compétition des motoneurones pour la synapse neuromusculaire?

Answer 11

MN marqués par molé de couleurs diff
Rouge = récept nicotiniques
Prend images à diff jours, au début ya 2 axones sur une fibre muscu et après un occupe tout l’espace et l’autre est éliminé
Une syn est stabilisée et l’autre est éliminée

Question 12

Qu’est-ce que la prépondérance de neurones binoculaires dans le cortex visuel du chat?

Answer 12

Tests se font chez jeunes chats avat avoir dépassé la période critique
Exp chez chat post nat donc couches séparés dans CGL (monoculaire) axones de CGL envoés à couche 4 ou neurones sont ussi monoculaires (rép à un oeil ou l’autre)
Neurones des couches 2, 3, 5 et 6 sont binoculaires sont met électrode là et écoute et stim un oeil ou l’autre et regarde cb de PA sotn prod dans ce neurone en stim un oeil, enregistre PA, ferme un oeil à la fois
Si neurone est activé = par 2 yeux c’est un neurone de classe 4 (parfaitement binoculaire)
Neurones type 1 rép seulement à stim d’un oeil (monoculaire), aussi mais rép à l’autre oeil
classe 2 et 3 rép mieux à un oeil (sont binoculaires quand même)
5 et 6 sont binoculaires mais rép mieux à l’autre oeil
Représentation de la fction des neurones du cortex visuel, fctionnalité est la même chez +ieurs mammi, chaque neurone de V1 sa fction a été classifiée
Majorité des neurones sont binoculaires

Question 13

Qu’est-ce que la prépondérance de neurones monoculaire après perte d’afférent d’un oeil?

Answer 13

suturé un oeil pour +ieurs sem et ont ouvert l’oeil après et fait même type exp (enregistrements dans V1) et ont classifié les neurones en fction de leurs rép à les stim des yeux
Après fermeture de l’eil très précoce, la très grande majorité des neurones rép à l’oeil qui était ouvert
L’oeil fermé ses neurones perdent capacité de guider rép dans V1, neurones étaient là (pas morts) mais leurs rép étaient perdus pcq ont eut perte de connexions
Quand qqchose est pas utilisé, ça perd sa fction, moins d’activité -> perte de syn
Ya pas de perte cell, ya seulement une perte de syn
Axone qui vient de l’oeil fermé est + petit mais pas de diff dans les autres cas

Question 14

Qu’est-ce que la prépondérance de neurones binoculaire après fermeture des deux yeux?

Answer 14

Même exp au même âge post nat mais ferme les 2 yeux
L’hypothèse est que quand utilise pas qqchose elle perd sa fction donc on s’attend a pu avoir de rép dans V1 mais ce qu’ils ont trouvé est qu’il y a pas bcp de changement au nieau de la distribution des rép
Ça a pas changé pcq le niveau de compétition a pas changé quand ferme 2 yeux comme quand a 2 yeux ouverts
C’est seulement quand un oeil est ouvert et l’autre fermé qu’on voit des changements
Quand 2 yeux sont ouverts et bien alignés, les 2 yeux ont même champ vis mais en cas de strabisme, les muscles sont faibles donc 2 yeux voient pas même champ vis
Dépend pas de l’activité absolue, ce qui est important est l’activité relative des 2 yeux; la compétition

Question 15

Qu’est-ce que la prépondérance de neurones monoculaire suite au strabisme?

Answer 15

2 yeux sont ouverts et actifs mais voient 2 places diff dans l’espace (champs vis ont pas les mêmes)
Presque la 1/2 des 2 neurones deviennent monoculaires
Au débt du dévles neurones sont binoculaires mais avec l’exp vis, les neurones reçoivent info des 2 yeux mais info sont diff donc un oeil gagne (un neurone a + de syn d’un oeil que de l’autre)
La compétition dans le compétition est extrême
Quand champs vis sont pas les mêmes, un oeil gagne donc neurones deviennent monoculaires
Majorité des yeux sont monoculaires

Question 16

Comment se fait le renforcement des synapses dont l’activité est
corrélée avec l’activité de sortie?

Answer 16

Chaque oeil prod une activité élect qui arrive au niveau d’un neurone pyramidal de V1, l’oeil gauche ouvert prod un signal et peut ctrler quand neurone de V1 prod un signal (activité de oeil gauche est identique à neurone post syn; déside quand neurone de V1 prod une PA) quand oeil droit prod PA, c’est pas la même activité syn que neurone V1
Les connexions qui font faire PA au neurone de V1 sont renforcées et neurones qui font pas faire PA, ces connexions sont perdues
Exemple typique de plasticité Hebbienne
Dans le cas ou les 2 yeux sont fermés ya pas de compétition
Dans le stabisme, ya activité des 2 yeux jamais la même donc ya compétition extrême (un des neurones gagne tjrs)

Question 17

Qu’est-ce qui se passe aux souris élevées avec bruit exogène intermittent avec bande de fréquence large?

Answer 17

Phénomène se passe aussi dans le cortex auditif et est important pour le dév du langage
Compétition est essentielle pour déterminer fction finale du cortex auditif
Fait pas privation de sons mais son est répétitif

Question 18

Les clics répétitifs à large bande produisent quoi?

Answer 18

Une activité neurale synchronisée anormale
Au niveau du cortex auditif ya les axones du nerf cochléaire qui sont axctifs ensembles, stim est homogène donc ya pas de compétition

Question 19

Des enregistrements démontrent que les neurones du colliculus inférieur répondent à quoi?

Answer 19

À une bande plus large de fréquence chez les animaux élevés avec clics (moins de discrimination)
La rép du cortex auditif quand utilise stim particuliers, enregistre activité de A1, chez adulte ya chaque neurones qui font courbes d’accordage (rép à sons spécifiques avec amplitudes spécifiques), accordage bon = neurone rép à range de f limitées (2-3 Hz; rép de façon spécifique)
Chez souris élevées avec clics homogènes, chez adultes les courbes d’accordage sont + larges (rép à + grand range de f)
À 1res sem post nat, chaque neurones rép à range large et ensuite range dim
Chez souris clicks, la dim de range ne se passe pas
Courbes d’accordage + petits est important pour pouvoir distinguer entre les diff sons mais se passe pas chez clics

Question 20

Les neurones du cortex visuel répondent préférentiellement à quoi (barres)?

Answer 20

Les neurones du cortex visuel répondent préférentiellement à des patrons de stimulation verticaux quand élevé exclusivement avec un champs visuel vertical
Ya neurones qui rép mieux à barres verticales et autres horizontales
Y’ont pris chat et mis lunetttes avec barres verticales et se demandaient si ça allait aug capacité du chat de rép à barres verticales et oui, chez ctrl 50% neurones préf verticale et chez lunettes 87% pref

Question 21

Qu’est-ce qui arrive si on élève des chats dans des strobe lights?

Answer 21

Les neurones du cortex visuel ne répondent pas à la motion quand
élevé exclusivement avec une vision stroboscopique
Après naissance, ya périodes ou env est très important pour former rép des neurones
Si on change stim senso, chez animaux jeunes on change fctions des neurones
Ex si fait chirurgie pour corriger stabisme tard chez enfant, c’est fucké donc il faut corriger prob très tôt sinon activité sensorielle va changer capacité de guider rép, mais ces types de changements sont pas juste senso, ç se passe aussi au niveau des fctions cog
Détection de mvmts
Dans V1 ya neurones qui rép à direction du mvmt, fait exp de déprivation, met chat dans env avec lum stroboscopique donc rend + difficile de voir mvmts, le % de neurones qui rép + à mvmt est vrm dim chez chats stroboscopiques

Question 22

Une blocage de l’activité neuronale fait quoi aux syn neuromuscu?

Answer 22

Une blocage de l’activité neuronale empêche l’élimination de la
polyinnervation des synapses neuromusculaires
Exp qui montre au niveau cell que activité est importante, exp sur jction neuromuscu, donne TTX donc bloque PA, normalement dans 2-3 1res sem de vie ya jctions poly syn et après ya seulement un MN qui innerve
Si donne TTX, le raffinement est retardé, les neurones doivent être actifs pour avoir le raffinement

Question 23

Une surstimulation des muscles fait quoi au niveau des syn neuromuscu?

Answer 23

Une surstimulation des muscles accélère l’élimination de la
polyinnervation des synapses neuromusculaires
Utilise même modèle mais stim jction neuromuscu (hyperstim) et trouve que dév est accéléré, ya moins de fibres polyinnervées

Question 24

La synchronisation des motoneurones est corrélée avec quoi?

Answer 24

La synchronisation des motoneurones est corrélée à l’innervation multiple des synapses neuromusculaires
La compétition est ce qui est important
Exp montre que quand MN sont synchro (PA en même t) ya polyinnervation
En 2e sem post nat, les MN perdent les synchronie
En même t que raffinement syn (t ou sélectionne que MN reste) ya perte de synchronie entre les MN

Question 25

Qu’est-ce qui accélère la perte de synapses multiples?

Answer 25

Une diminution de synchronisation des motoneurones, par la perte d’un
connexine (Cx40), accélère la perte de synapses multiples
MN sont synchro après la naissance mais 2 sem après la naissance la synchro est perdue
Synchro est modulée pas connexines (prot qui forme gap jctions) donc ya + de syn élect chez jeunes, ya syn élect entre les MN jeunes et c’est bidrectionnel donc tous les MN peuvent être activés en même t
Si élimine connexine, élimination de sur innervation à la jction neuromuscu se fait + rapide

Question 26

Les connexions synaptiques sont modifiées même en absence de quoi?

Answer 26

Les connexions synaptiques sont modifiées même en absence
d’activité sensorielle
Chats élevés dans noir, regarde anato du CGL et couche 4 du cortex, sans lumière, anato de l’adulte (1res mois de vie dans noir) anato est normale (couches dans CGL et info de oeils séparées dans V1
Si donne TTx dans oeil (bloque prod PA par cell gangli de rétine), en absence de PA prod, anato dans 3 sem est vrm changée, tous les neurones dans couche 4 sont binoculares
TTX bloque prod PA, même en absence de lumière ya des PA au niveau des neurones gangli de la rétine

Question 27

La rétine immature produit quel genre de rythmes? Comment ces rythmes se propagent?

Answer 27

La rétine immature produit des rythmes intrinsèques qui
précèdent la fonction sensorielle
Ya activité spontanées même dans le noir (pas senso)
Si prend rétine, la met sur électrodes, chaque électrode mesure activité neuronale
La propagation de ces rythmes spontanés change au cours du
développement
Chaque pt = un électrode, taille = cb de PA sont enregistrés donc exp permet de voir activité d’un pt de vue spatiale
À P9, ya vague d’activité qui bouge sur la rétine
À P15, l’activité n’a pas de vague, c’est tout non coordoné
Souris sont nées avec les yeux fermées, la dernière étape de maturation est la connexion des photorécept qui se fait à P10 donc activité à P9 est spontanée (activité spontanées présente avant que actvité sensorielle est présente)

Question 28

Vrai ou faux? Les rythmes spontanés sont présent dans toutes les
régions du cerveau

Answer 28

Vrai. Activité spontanée avant activité senso pas juste dans rétine, ya aussi dans cortex
Activité senso très importante pour dév pcq permet d’interagir avec l’env, faut être adapté à l’env ou vit pour + survivre
L’activité spontanée avant activité senso sert à pcq neurones qui s’activent au même moment vont faire des connexions ensembles et poru pas que il ait de la compétition avant senso, c’est une façon de créer des couches ex CGL, c’est pour créer cartes topograpiques (élimination de syn dans pas bonnes couches se fait prénatal et est médié par activité spontanées)

Question 29

Décrit la période critique pour l’effet de la privation visuelle du macaque

Answer 29

Exp fait à âges diff chez bcp mammi et trouve tous que ya période critique
Chez souris, photorécept sont connectés en v P9-P10 et ouvrent yeux à en P14-15, période critique ou on peut changer activité du cortex est entre P21 et P35, si ferme un oeil pour 4-5 jr entre P21 et P35 ya effet très fort au niveau du cortex, si ferme oeil chez adulte ya aucun effet sur la fction du cortex, chez chats et singe le concept est le même mais le t est juste + long
Ya période critique ou on peut changer activité du cortex (pas juste senso mais aussi motricité et fctions cog (c’est + facile d’apprendre une langue avec bonne tonalité et prononciation c’est + facile quand moins de 10 ans)

Question 30

Comment la distance affecte l’élimination de la polyinnervation du
muscle?

Answer 30

Âge est fondamental mais aussi la distance
Créé situation de polyinnervation artificiel en transplantant des MN très proches ou loin
Si mets MN loin, le muscle est polyinnervé et polyinnervation reste avec le t
Si met MN très proches ya élimination
+ syn sont proches, + rapidement ya l’élimination des syn de trop

Question 31

Comment stimuler une synapse neuromusculaire peut atténuer une
synapse voisine?

Answer 31

2 nerfs qui innervent les muscles lombicals, ya polyinnervation même chez adulte (une exception)
Test force de stim d’un des 2 nerfs; stim et mesure F de contraction du muscle
Stim l’autre nerf et regarde F de contraction du muscle
Stim nerf LP cause dim F contraction lorsque stim SN
Stim de LP cause dépression hétérosyn (cause perte de F de SN)
Perte de F de syn causé par un autre neurone
Enregistre F des 2 neurones en les stim et regardant rép post syn
Stim 1 -> grosse rép
stim 2 -> petite rép
Si stim 2 longt, les prochaines stim de 1 cause rép + petites et stim de 2 deviennent + grandes
Pour que les syn deviennent + faibles on a perdu de la relâche présyn ou des récept

Question 32

L’atténuation des courants synaptiques se fait comment?

Answer 32

L’atténuation des courants synaptiques se fait par la réduction
du nombre de récepteurs
Nbre récept sous neurones verts dim quand stim neurone mauve
Si A est actif et B est silencieux, B perd de la F = COMPÉTITION
C’est modulé par la distance pcq les syn sont chim
La syn active essaie d’éliminer les autres, elle envoie des messages pour déprimer les autres syn (kinases et phosphatases pour causer désagrégation)
PK la syn active est pas éliminée lorsque kinases sont actives (signaux d’élimination sont partout) mais la syn active a des signaux de protection

Question 33

La réduction des courants synaptiques dépend de quoi?

Answer 33

La réduction des courants synaptiques dépend du niveau de calcium postsynaptique, mais aussi de l’activité neuronale
Cell muscu et neurone, peut stim neurone et enregistre muscle et ajoute molé qui aide à ctrler Ca2+ intracell (molé capte C2+), en utilisant UV, peut libérer Ca2+ donc ctrler qté Ca2+ intracell grâce à UV
Stim neurones et regarde rép post syn, si utilise UV (aug Ca2+ intracell) et test F rép, l’amplitude est + petite
Si aug Ca2+ intracell quand neurone est silencieux, rép est + faible
Si aug Ca2+ et neurone est actif, la syn sera + forte
Si ya syn trs actives, elles contactent post syn et aug leur Ca2+, quand syn est active et Ca2+ est élevé, les syn sont protégées mais quand Ca2+ est élevé et neurones pas actif, syn sont éliminées

Question 34

Vrai ou faux? La coïncidence de l’activité pré et post synaptique est
nécessaire pour renforcer les synapses

Answer 34

Vrai. Syn actives en même t, (pré et post syn actifs en même t; Hebb) la syn est protégée
Si syn sont pas actives en même t, syn est perdue
Le récepteur NMDA est un détecteur de coïncidence important
pour la plasticité synaptique
Ces récept sont seulement ouverts si ya activité présyn qui relâche glut et si post syn est actif (dépola) et font passer Ca2+

Question 34

Vrai ou faux? La coïncidence de l’activité pré et post synaptique est
nécessaire pour renforcer les synapses

Answer 34

Vrai. Syn actives en même t, (pré et post syn actifs en même t; Hebb) la syn est protégée
Si syn sont pas actives en même t, syn est perdue
Le récepteur NMDA est un détecteur de coïncidence important
pour la plasticité synaptique
Ces récept sont seulement ouverts si ya activité présyn qui relâche glut et si post syn est actif (dépola) et font passer Ca2+

Question 35

La détection de coïncidence via les récepteurs NMDA est aussi
importante pour quoi?

Answer 35

La détection de coïncidence via les récepteurs NMDA est aussi
importante pour la ségrégation des axones
Fait transplantation de +ieurs yeux et grenouille régénère
Si yeux vont à même place sur le tectum, ya compétition naturelle, spontannément ya séparation des inputs mais si bloque récept NMDA, le phénomène de conpétition se passe pas

Question 36

Les protocoles de stimulation à haute et à basse fréquence causent quoi?

Answer 36

Les protocoles de stimulation à haute fréquence causent une
potentialisation à long terme (LTP) en augmentant l’efficacité synaptique
Ce qui se passe avec l’âge
Les LTP et LTD sont régulés par l’âge
L’hippocampe est très plastique pour la mémoire
Ya des LTP très tôt mais pas chez âgés
Les protocoles de stimulation à basse fréquence causent une
dépression à long terme (LTD) en diminuant l’efficacité synaptique
La LTD dans le cortex senso peut être intro très tôt pendant la période critique mais après on peut pas le faire
La capacité de changer les syn dans le cortex senso est + fort chez les jeunes et la capacité de perdre des syn est très régulé, c’est très critique pendant le dév (les enfants ont une facilité à oublier des choses)

Question 37

Une lésion unilatérale du nerf cochléaire durant le développement empêche quoi?

Answer 37

Une lésion unilatérale du nerf cochléaire durant le développement empêche la diminution normale des récepteurs inhibiteurs des réseaux auditifs
Jction neuromuscu ou glut mais ya aussi autres syn
Ya syn qu’n connait très peu mais sont fondamentales
On connait syn GABA de + en +
Ya afférence syn sur syn GABA dans MSO, les syn GABA dans 1res sem vie se font sur soma et dendrites (sont partout) dans + tard les syn sont raffinées et seulement les syn sur le soma sont gardées; ya raffinement aussi dans syn GABA et c’est dépendant de l’actiité neuronale, si on coupe les afférences senso le raffinement se passe pas
Ya raffinement GABA qui est médié par activité senso