Rôle des neurotransmetteurs

[abtpad]

Bonjour à tous,

J'ai deux-trois questions au sujet des neurotransmetteurs... Si j'ai bien compris, quand un neurone est activé, l'impulsion électrique arrive jusqu'à la synapse. Là, la partie pré-synaptique envoi un neurotransmetteur qui peut-être excitatif ou inhibiteur. Si dans la partie post-synaptique il y a un récepteur qui match le neurotransmetteur, ce dernier se fixe pour une durée de temps variable et est reconvertie en impulsion électrique.

Mes questions sont donc :

- Les synapses au bout de l'axone d'un neurone émettent-elles toutes le même type de neurotransmetteur, ou cela dépend de la synapse ? Une synapse peut-elle émettre différents type de neurotransmetteurs en même temps ?

- Comment la synapse "décide" de quel type de neurotransmetteur utiliser ?

- Une synapse peut-elle se modifier au cours de sa vie pour produire un autre type de neurotransmetteur ?

- Comment le type de neurotransmetteur émie influe t-il sur l'organisme (Ex : Endorphine -> Relaxation) au lieu de juste transmettre l'information ?

- Qu'est-ce qui détermine le temps que le neurotransmetteur passe sur le récepteur ? Est-il convertie en électricité de manière continue, ou juste au moment du contact ?

- Au moment où le neurotransmetteur est reconvertie en signal électrique, qu'est-ce qui influence le voltage produit ? Est-ce constant, aléatoire ou... ?

- Quel est le rôle des gènes dans tous cela ?

Merci d'avance !
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[Bounoume]

bonjour,
tu poses beaucoup de questions!
alors, voici pour commencer:
à ma connaissance, chaque neurone va spécifiquement émettre une seule nature de neurotransmetteur au niveau de la terminaison de l' axone: acétyl-choline, noradrénaline, sérotonine, ou GABA, ou autres...
le neuro-transmetteur traverse la fente synaptique, et, effectivement, les molécules d neuro-transmetteur vont se fixer (réversiblement) sur le 'récepteur' spécifique situé sur la membrane du neurone destinataire de la stimulation (ou de l' inhibition!).
Le 'récepteur' (une grosse molécule protéique) va, plus ou moins directement,provoquer des mouvements d' ions (+ ou -) à travers la membrane.
Ce sont ces mouvements ioniques qui provoquent de qu' on appelle le 'potentiel d' action' post-synaptique... qui est l' impulsion électrique à laquelle tu fais référence.

Selon les cas (selon le récepteur activé) ce potentiel d' action a des caractéristiques différentes - et soit il va se propager et exciter le neurone cible... ou au contraire l' hyper-polariser pour bloquer une future tentative d' excitation par un récepteur différent. (dans ce cas, le 1 er récepteur est inhibiteur, comme ceux à GABA, et le deuxième est par contre un récepteur stimulant, par exemple à acétyl-choline).

remarque: tu as compris que la transmission de 'l ' influx' (ou, disons, la transmission de la stimulation, ou mieux, la transmission du 'signal' au sens informatique... passe par l' alternance d' une conduction d' un signal électrique (le potentiel d' action) et de réactions biochimiques (la sécrétion d' un médiateur.... qui va exciter son récepteur et relancer un nouveau potentiel d' action). mais il persiste une question bête: que devient la molécule du médiateur, une fois qu' elle a rempli sa fonction?
la réponse: dans la synapse, il y a aussi.... l' enzyme qui détruit les médiateurs sécrétés.... en principe assez vite pour que leurs effets ne soient pas trop prolongés, et pas trop non plus... sinon ils seraient sans effets.... voir par exemple les cholinestérases.... voir les effets biochimiques des neuroleptiques ou antidépresseurs.....

MAIS après ces effets sur UNE jonction cellulaire.... l' effet général dont tu parles (la relaxation, l' activité du sujet, la sensibilité à la douleur), là les choses se passent à une tout autre échelle. celle du traitement d' informations très complexes, intéressant des milliers (ou milliards) de synapses et de neurones....
La relation avec un certain type de médiateur chimique, alors, elle vient comment?
Il s' agit toujours de transmission d' informations. Mais tout dépend de QUELLES informations.....
Simplement , contrairement à un ordinateur, dans l' encéphale, il se trouve que les circuits (ou certaine parties de certains circuits) spécifiques de certaines informations ou de certains traitements .... sont implémentés avec des neurones sérotoninergiques, d' autres types d' informations avec des cholinergiques, d' autres avec des neurones sensibles aux endorphines [et à la morphine!!!] , que des circuits inhibiteurs particuliers fonctionnent au GABA.....

Quand la transmission par un médiateur est modifiée, la fonction qu' assurent ses neurones est alors spécifiquement modifiée. Le traitement des informations qu' ils ont en charge est alors modifié......avec des conséquences majeures sur le ressenti et le comportement du sujet.....
Exemple: modifier la sensibilité des récepteurs morphiniques -par un analgésique central.. ou .... l' imprégnation alcoolique majeure....- modifie le ressenti du stimulus douloureux (alors que persiste la cause, une jambe fracturée par exemple...) Ces effets sont très complexes: dans le cas cité, ça modifie aussi l' humeur du bonhomme, sa respiration aussi d' ailleurs....
Assimiler, comme on le fait souvent, UN médiateur avec UN effet neurologique ou neuro-psychique unique et précis est une simplification erronée....

[abtpad]

Bonjour et merci de la (longue) réponse !
Mais il y a quelque chose que je comprend pas. Si chaque neurone a un type de neurotransmetteur associé, et que les neurones sont regroupés en circuit utilisant le même type de neurotransmetteur, cela signifie que des parties entières du circuit ne sont jamais activées, si ? Par exemple, si un réseau de 10000 neurones utilisent le GABA, les 1000 neurones à l'entrée du réseau seront potentiellement activés par une autre partie du cerveau utilisant un autre neurotransmetteurs (Excitatif), mais les 1000 connectés aux 1000 premiers recevront uniquement du GABA inhibiteur et ne feront donc jamais feu (Et donc les 8000 restant ne recevront jamais rien) ?
De plus si j'ai bien compris, c'est l'activation de certains circuits (Qui utilisent un certain type de neurotransmetteur) qui correspondent à une réaction particulière (Par exemple avoir le cœur qui accélère quand on voit un serpent), mais comment le cerveau sait comment "mapper" les entrées sur le bon circuit ? Au moment où l'image du serpent est traitée par le cortex visuel, ce n'est qu'une suite d'impulsions électrique et chimique, comment le cerveau arrive à la conclusion "Tient, ce truc à l'air dangereux, je vais allumer le circuit du cœur qui bat vite au cas ou..." ?

[Bounoume]

, et que les neurones sont regroupés en circuit utilisant le même type de neurotransmetteur,

quand il s' agit d' excitation, ils peuvent constituer un réseau fortement bouclé, et bien sûr ça marche! l' excitation peut se propager de l' un à l' autre, d' un groupe à l' autre.
par contre un réseau constitué uniquement d' inhibiteurs, ça n' a pas de sens, rien ne s' y propage, par définition.....
Tu peux deviner que, pour que ça marche, avec mise en jeu d' inhibitions, il faut qu' un même neurone destinataire reçoive (sur ses dendrites) Et des stimuli excitateurs, ET les stimuli inhibiteurs ... ceux-ci pouvant provenir d' une structure spécifique du système nerveux (structure qui sera.... stimulée par une autre structure... et ainsi de suite....)
je te donne des liens vers des représentations d' un cas simple d' organisation: le contrôle de la douleur, au niveau de la moelle épinière

http://acces.ens-lyon.fr/biotic/neur...tml/fig2_5.htm
http://acces.ens-lyon.fr/biotic/neur...tml/fig2_6.htm
http://acces.ens-lyon.fr/biotic/neur...l/schembil.htm

même ça, c' est très complexe. Il y a très longtemps, j' avais un peu appris ça quand je faisais mes études de la spécialité médicale 'anesthésie-réanimation'.... Alors, pour toi, ce n' est pas la peine d' entrer dans les détails, pour le moment.....

mais comment le cerveau sait comment "mapper" les entrées sur le bon circuit ? Au moment où l'image du serpent est traitée par le cortex visuel, ce n'est qu'une suite d'impulsions électrique et chimique, comment le cerveau arrive à la conclusion "Tient, ce truc à l'air dangereux, je vais allumer le circuit du cœur qui bat vite au cas ou..." ?

Comment?
pour moi; la réponse est impossible, ou plutôt inaccessible et encore plus inexprimable à notre pauvre intelligence de super-primate ......
la description exhaustive des règles (à supposer que cela soit possible) nous est inaccessible...... trop complexe.....

Par contre, on dispose d' un modèle artificiel.... qui est très efficace pour reconnaître des 'régularités' dans des échantillons de données: les réseaux de neurones formels, ANN, RNN, convolutifs etc....*
Ce modèle, conçu par l' Homme, programmé pour appliquer des règles mathématiques précises (le + connu.... et que je suis totalement incapable de t' expliquer.. c' est la réto-propagation du gradient d' erreur...) à des 'neurones artificiels interconnectés, organisés en des réseaux spécifiques........
ce modèle donc, tout comme notre cerveau, une fois entraîné, il donne 'sa' conclusion ... mais sans expliquer le 'pourquoi'... cependant habituellement la conclusion est correcte, voire excellente, et même parfois meilleure que celle d' un humain.......

Habituellement aussi, le cerveau biologique prend la bonne décision.... après, on donne les explication [logiques... ] que l' on peut.... celles qui permettront ensuite de prévoir un peu les futurs résultats....
La seule chose un peu précise: on arrive à deviner où ça se passe ( les dits circuits, les voies nerveuses, les 'noyaux gris', les structures anatomiques impliquées, dont la destruction empêche le bon fonctionnement du processus...) et la nature chimique des médiateurs impliqués.....




*in cauda venenum: pour arriver à obtenir un résultat acceptable, cela nécessite aussi un énorme savoir-faire (choix de la bonne structure, des bons réglages des paramètres, des bons exemples;...) c' est une spécialité à part entière (deep learning scientist...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[abtpad]

D'accord, mais je me demande, c'est quoi l'intérêt d'avoir une quarantaine de neurotransmetteurs différents si ce n'est pas directement eux, mais les circuits qui sont construits dessus qui conditionnent la réaction ? Ne suffirait-il pas d'un inhibiteur, et d'un autre excitateur ?
Tu parles de réseaux artificiels, mais je crois savoir que ces derniers n'utilisent pas d'équivalents pour ces différents neurotransmetteurs, ils se contentent d'un nombre (Ex : Négatif pour l'inhibition et positif pour l'excitation), et comme tu le dit ça fonctionne. Pourquoi le cerveau ajoute t'il autant de complexité ?

[Deedee81]

Salut,

D'accord, mais je me demande, c'est quoi l'intérêt d'avoir une quarantaine de neurotransmetteurs différents si ce n'est pas directement eux, mais les circuits qui sont construits dessus qui conditionnent la réaction ? Ne suffirait-il pas d'un inhibiteur, et d'un autre excitateur ?

Il existe aussi des régulations globales, hormonales, qui vont affecter les synapses cholinergiques ou sérotoninergique ou etc.... Le fait d'avoir différents neurotransmetteurs facilite ces contrôles globaux.

Pour plus d'infos sur les raisons de ces effets globaux ou sur d'éventuelles autres raisons : voir les spécialistes

[Bounoume]

Tu parles de réseaux artificiels, mais je crois savoir que ces derniers n'utilisent pas d'équivalents pour ces différents neurotransmetteurs, ils se contentent d'un nombre (Ex : Négatif pour l'inhibition et positif pour l'excitation), et comme tu le dit ça fonctionne. Pourquoi le cerveau ajoute t'il autant de complexité ?

exact: dans tous les réseaux de neurones formels que je connais*, il y a seulement UN type de signal en entrée: une valeur numérique, et uniquement à valeur positive (stimulation). Donc pas de signaux inhibiteurs.....Par contre certains types de neurones formels possèdent ce qu' on pourrait appeler une 'mémoire' de leur état antérieur au cycle en cours. Tous les types font une sorte d' addition des signaux reçus, tenant compte de leur état antérieur éventuellement, après les avoir pondérés selon le neurone qui a émis le signal.... et à la fin une fonction interne décide si onl va propager le signal.... ou si on ne va rien faire ....
c' est assez différent de ce qu' on sait des neurones biologiques.....

*mes sources sont tout bêtement le net, avec wikipedia, et divers sites +- spécialisés. Des projets de simulation plus proches du neurone réel existent... mais pour le moment ça ne débouche sur aucune application pratique.... cf https://fr.wikipedia.org/wiki/Blue_Brain

Pourquoi le cerveau ajoute t' il autant de complexité ?

ça, c' est le résultat de l' Évolution des espèces..... cf théorie de l' Evolution.....

C' est l' addition successive de processus nouveaux qui ajoutent chacun une plus-value au système existant (avantage permettant à l' espèce 'augmentée' de se multiplier davantage, de se nourrir davantage, donc de pouvoir croître davantage, de pouvoir occuper des espaces restés libres....) tout ça pour agrandir son espace vital (aux dépens des autres, le plus souvent).
Cette addition, sans aucun plan d' ensemble pré-établi, c' est au départ le fruit de circonstances fortuites et peu probables....donnant des résultats validés ou rejetés très vite par la "sélection naturelle' ..... "le hasard et la nécessité" (Jacques Monod)....

maintenant, miracle: ça marche! D' ailleurs, si ça n' avait pas marché, nous ne serions pas là, bien vivants, pour en discuter Alors, comme nous sommes là, avec plein d'idées, nous pouvons aussi essayer de faire autrement ou de modifier la chose (cad de construire des simulations informatiques...ou des ANN efficaces... ou de faire joujou entre autres avec la génétique, la chimie....)

nb. sur le Net, je ne trouve rien sur l' apparition successive des médiateurs nerveux au cours de l' évolution... désolé...

[curiossss]

Il n'y aurait-il pas aussi, dans la construction du réseau neuronal, une élimination de tous les neurones n'ayant pas trouvé une utilité (donc pas stimulés, ou rétro-stimulés, vous voyez l'idée) ?
C'est à dire surproduction initiale de neurones puis sélection de ceux qui se sont intégrés dans des circuits neuronaux utiles reliés à d'autres circuits (donc stimulés)...

L'utilité des différents neurotransmetteurs serait donc, pour un type de réseau neuronal utilisant un neurotransmetteur spécifique, de pouvoir faire abstraction de la cacophonie ambiante pour ne tenir compte que d'un sous-ensemble de neurones ? Ainsi plusieurs ensembles de circuits neuronaux dont le développement est intimement lié pouvant se faire en même temps que d'autres sous-ensembles utilisant d'autres neurotransmetteurs, le développement du cerveau est accéléré...

[abtpad]

Bounoume, je crois que les spiking neurones se comportent de manière assez similaire à l'équivalent biologique. Je ne sais pas si quelqu'un maîtrise la programmation ici, mais le modèle le plus simple me semble être celui-ci : https://github.com/souvik1982/Brain
Par contre j'arrive toujours pas à comprendre comment le message peut-être inhibiteur, car pour moi la valeur passer à Neuron::receive() est toujours positive. Ou alors il n'y a pas de neurones inhibiteurs, et juste un seuil d'excitation... Peut-être un expert ?

[Bounoume]

ça vient du FermiLab US, rien que ça....
pas moyen d' avoir les animations... hélas
j' ai ouvert le fichier Neuron.tex depuis l' archive zip.......
je ne connais pas le langage.... [je ne connais que C++ objets, pascal objet, et des vielleries....] mais c' est très lisible et très bien commenté.
Beau travail professionnel....
effectivement dans ce fichier ils ne parlent pas de signaux inhibiteurs.
par contre il y a la simulation de la période réfractaire des cellules réelles....
et il y a la sélection naturelle des bots, en fonction de leur comportement.....
très intéressant....

[Bounoume]

ERRATUM:
j' ai honte! je me suis contenté de la doc.....
Devant les clauses en {..} et les / ......avec des formules, j' avais conclu sans aller plus loin et ouvrir le répertoire source.... où il y a bien sûr des .cc et des .h

C' est du C++ que mon petit QT5 (QT Creator) m' a gentiment affiché.... donc terrain connu.... mais pour le moment je n' ai pas le courage d' aller plus loin....
J' attends tes avis....
après, si je peux t' être utile..... à bientôt

[abtpad]

Ouais, effectivement c'est bien du C++ (Je t'avoue que j'avais même pas lu la doc, juste le code)
Le code se lit bien, mais je pense que y aurai moyen de le simplifier pour qu'il n'y ai pas à créer tout un monde virtuel, mais juste des entrées-sorties (Après tout trouver de la nourriture revient juste à activé un seul neurone dans le modèle actuel)
Je pense aussi que plutôt que d'utiliser la sélection naturelle, on pourrait ajouté une forme de plasticité synaptique, ainsi qu'intégrer plusieurs types de neurotransmetteurs pour pouvoir avoir des synapses inhibitrices aussi (D'ailleurs je comprends pas pourquoi ils l'ont pas fait)
Je pense que ça pourrait être drôle de voir un tel réseau réagir, ça intéresserai quelqu'un de travailler sur le code avec moi ?

[abtpad]

Ah et aussi, j'ai trouver ça sur le rapport entre neurotransmetteurs et états globales : http://www.noesis-reseau.com/wp-cont...MONAL.docx.pdf

Si j'ai bien compris, les axones ne font pas que libérés des neurotransmetteurs quand il sont excités, ils libèrent aussi des neurohormones, qui ont les mêmes noms que les neurotransmetteurs (Ex : Dopamine, serotonine, ...) et d'autres qui ne sont "que" des neurohormones (Ex : Ocytocine). Ces neurohormones agissent ensuite sur l'état global du cerveau et du corps...

[Bounoume]

le fichier que tu as trouvé ( 'systeme-hormonal...) décrit plutôt la physiologie que les rapports entre cellules neuro-hormonales....
retiens seulement la page 18 , qui mappe les liens entre hypothalamus (neurones à activité de sécrétion de 'neuro-hormones' comme GRF, TRF releasing factors) et hypophyse...
voici plutôt les images et la classification des cellules
http://univ.ency-education.com/uploa...2020feraga.pdf

le principe (pour l' ante-hypophyse) est que des cellules des noyaux hypotalamiques sécrètent des peptides (GRF par exelmple).... ces peptides sont envoyés dans des vaisseaux sanguins particuliers.... qui vont les apporter au contact des cellules endocrines [NOT neurone] qu' ils vont stimuler;.. et alors la cellule endocrine va produire l' hormone définitive ici l' hormone de croissance....

neuro-hormone n' est pas neuro-transmetteur ... quoique les endorphines, ça, je ne sais pas comment les classer.....

Pour ce qui est de développer le code de souvik1982.... pourquoi pas? mais en faisant ça dans un coin, tout seuls, ça ne mènerait pas à grand'chose.....
A priori, il faudrait déjà contacter l' auteur initial: son projet à long terme? les développements qu' il pense prometteurs?.... quelle collaboration serait envisageable? avec lui? avec fermilab??? ou sous projet libre façon github ?? Ou bien souhaite-t-il laisser à d' autres le soir de poursuivre seuls son ébauche?
QUI, sur le forum, serait intéressé à participer activement à ce travail qui devrait être multidisciplinaire ?
Je sais qu' il y a plusieurs 'pointures' sur le forum...... qui seraient bienvenus.....

ps1 abtpad, je serais heureux de connaître ta propre formation scientifique: informatique? maths? biologie? psychologie? autre?
A +
cordialement

[abtpad]

Au vu de la date des dernières modification du code, j'aurais tendance à dire que le projet a été abandonné... Mais oui, contacter l'auteur serait sans doutes une bonne chose. Et effectivement, je voyais assez la chose comme un projet libre, mais pour ça il faut des intéressés... La très grande majorité des projets que j'ai vu jusqu'à présent utilise python (Plus lent et mon rigoureux que le C++), et sont à la fois difficiles à appréhender et trop loin du modèle biologique à mon goût, donc je pense qu'il y aurait vraiment quelque chose à faire là dedans...
Ma formation scientifique ? On risque de plus me prendre beaucoup au sérieux, mais officiellement je suis juste détendeur d'un bac S, et étudiant en école d'ingénieur... maintenant j'ai toujours débordés de curiosité et j'apprend très vite, donc c'est en autodidacte que j'ai acquis des connaissances en informatique et programmation (C/C++, PHP, Ruby, Golang majoritairement), en biologie (J'ai assisté à quelques cours en fac de médecine en candidat libre entre autre), en robotique/électronique et en mécanique... bref, j'ai pas de formation à proprement parlé, j'apprend sur le tas ce dont j'ai besoin et/ou qui m'intéresse...

[Bounoume]

une vue intéressante sur l' avenir de GAI intelligence artificielle générale sur computer....
https://finalspark.com/artificial-in...roject-status/
c' est la mise à jour updated dec 2018 qui donne à réfléchir.*.... même si perso je crois qu' avec la simulation informatique (mais dans l' optique de donner le contrôle explicitement au 'système 1 de Kaheneman' -cad à l' aspect explicite, verbal, exprimé en langue commune, français, anglais, chinois...-) on pourrait arriver à quelque chose...

On en reparle?

*après 2018, notre Suisse s' oriente vers les assemblées de VRAIS neurones biologiques.... c' est une autre histoire.....

[abtpad]

Ah oui, ils sont pointus les gars... Ils se servent d'un réseau biologique pour un traitement informatique... Impressionnant

Oui, bien sûr

[FinalSpark]

exact: dans tous les réseaux de neurones formels que je connais*, il y a seulement UN type de signal en entrée: une valeur numérique, et uniquement à valeur positive (stimulation). Donc pas de signaux inhibiteurs.....

Bah pour ma part j’ai toujours imaginé qu’avec des poids négatifs, il me semble que tu simule précisément une inhibition.
De plus tu peux aussi utiliser une fonction d’activation en -1 et 1.

Bounoume, je crois que les spiking neurones se comportent de manière assez similaire à l'équivalent biologique. Je ne sais pas si quelqu'un maîtrise la programmation ici, mais le modèle le plus simple me semble être celui-ci : https://github.com/souvik1982/Brain

Oui, les spikings neurons marchent bien en effet, en Suisse on a la chance d’avoir le Pr. Gerstner, le champion de ce modèle, son bouquin ici. Il en faut moins que des traditionnels, mais c’est pas cool à coder (je dis ca car je l’ai fait…).

une vue intéressante sur l' avenir de GAI intelligence artificielle générale sur computer....
https://finalspark.com/artificial-in...roject-status/
c' est la mise à jour updated dec 2018 qui donne à réfléchir.*.... même si perso je crois qu' avec la simulation informatique (mais dans l' optique de donner le contrôle explicitement au 'système 1 de Kaheneman' -cad à l' aspect explicite, verbal, exprimé en langue commune, français, anglais, chinois...-) on pourrait arriver à quelque chose...

On en reparle?

*après 2018, notre Suisse s' oriente vers les assemblées de VRAIS neurones biologiques.... c' est une autre histoire.....

On a écrit “notre Suisse s’oriente” ? Rooo la typo de la mort, si tu peux me dire où, je fais corriger…

Oups, et bien vu… ca fait pas très sérieux la date, je vais changer cela aussi sur le site. Note que notre dernière mise à jour date de Février de cette année, on a jamais été autant actifs en fait… d’ailleurs il est possible de vérifier la bonne santé de nos neurones en temps réel ici.

Les news c’est que:
- les neurones vivent maintenant plus longtemps in vitro (record de 60 jours)
- ils répondent à nos stimulations électriques
- il semble que l’on arrive à modifier temporairement leur comportement, mais des confirmations sont encore nécessaires
- on commence les stimulations électro-chimiques

PS: t’es balèze en neuro transmetteurs, ca tombe bien on fera notre première analyse QT-PCR de nos neurosphères à la rentrée…