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| ⚫ | La '''neuromorphologie '''(du grec νεῦρον, neuron, "nerf"; μορφή, morphé, “form”; -λογία, -logia, “étude de”<ref>{{Lien web|langue=Français|titre=Morphologie|url=https://fr.wiktionary.org/wiki/morphologie|site=|date=|consulté le=}}</ref><ref>{{Lien web|langue=Français|titre=Neurone|url=https://fr.wiktionary.org/wiki/neuron|site=|date=|consulté le=}}</ref>) est l'étude de la forme, et de la structure du [[système nerveux]]. L'étude consiste à examiner une partie particulière du système nerveux d'un niveau [[moléculaire]] et [[cellulaire]] et le connecter à un point de vue [[physiologique]] et [[anatomique]]. Ce champ explore également les communications et les interactions au sein et entre chaque section spécialisée du système nerveux. La [[morphologie]] est distincte de la [[morphogenèse]]. La morphologie est l'étude de la forme et la structure des organismes biologiques, tandis que la morphogenèse est l'étude de l'évolution biologique de la forme et de la structure des organismes. Par conséquent, neuromorphologie met l'accent sur les spécificités de la structure du système nerveux, et non le processus par lequel la structure a été développée. La neuromorphologie et la morphogenèse, bien que deux entités différentes, elles sont néanmoins étroitement liés. |
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| ⚫ | La '''neuromorphologie '''(du grec νεῦρον, neuron, "nerf"; μορφή, morphé, “form”; -λογία, -logia, “étude de”) est l'étude de la forme, et de la structure du [[système nerveux]]. L'étude consiste à examiner une partie particulière du système nerveux d'un niveau [[moléculaire]] et [[cellulaire]] et le connecter à un point de vue [[physiologique]] et [[anatomique]]. Ce champ explore également les communications et les interactions au sein et entre chaque section spécialisée du système nerveux. La [[morphologie]] est distincte de la [[morphogenèse]]. La morphologie est l'étude de la forme et la structure des organismes biologiques, tandis que la morphogenèse est l'étude de l'évolution biologique de la forme et de la structure des organismes. Par conséquent, neuromorphologie met l'accent sur les spécificités de la structure du système nerveux, et non le processus par lequel la structure a été développée. La neuromorphologie et la morphogenèse, bien que deux entités différentes, elles sont néanmoins étroitement liés. |
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== Histoire == |
== Histoire == |
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Les progrès dans la définition de la morphologie des Cellule nerveuses a été lente dans son développement. Il a fallu près d'un siècle après l'acceptation de la [[Cellule (biologie)|cellule]] comme unité de base de la vie, avant que les chercheurs ont pu se convenir sur la forme d'un [[neurone]]. Il a été initialement pensé pour être un [[corpuscule]] [[globulaire]] indépendant suspendu le long des [[fibres nerveuses]] qui bouclées et enroulées. |
Les progrès dans la définition de la morphologie des Cellule nerveuses a été lente dans son développement. Il a fallu près d'un siècle après l'acceptation de la [[Cellule (biologie)|cellule]] comme unité de base de la vie, avant que les chercheurs ont pu se convenir sur la forme d'un [[neurone]]. Il a été initialement pensé pour être un [[corpuscule]] [[globulaire]] indépendant suspendu le long des [[fibres nerveuses]] qui bouclées et enroulées.<ref name=":0">{{Ouvrage|langue=Anglais|auteur1=Sanford L.|titre=The Fine Structure of the Nervous System: Neurons and Their Supporting Cells|lieu=New York|éditeur=|année=1991|pages totales=|isbn=0-19-506571-9|lire en ligne=|passage=}}</ref> Il a fallu attendre le premier succès de microdissection de toute une cellule nerveuse par [[Otto Deiters]] en 1865 que les différents [[dendrites]] et des [[Axone|axones]] peuvent être distingués.<ref name=":0" /> A la fin du XIXème siècle, de nouvelles techniques, telles que la [[méthode de Golgi]], ont été développés, ce qui a permis aux chercheurs de visualiser l'ensemble du neurone. Cette recherche de Golgi ensuite promu de nouvelles recherches dans l'espacement neuronal par [[Santiago Ramón y Cajal|Ramon y Cajal]] en 1911. D'autres recherches de la morphologie a continué à se développer, y compris la[[Cellule dendritique| morphologie dendritique]]. En 1983, [[Thoroya Abdel-Maguid]] et [[David Bowsher]] ont étendus la méthode de Golgi et combinés avec une technique d'imprégnation qui leur a permis de visualiser les dendrites des neurones et de les classer en fonction de leurs motifs dendritiques.<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=D. Bowsher|titre=Classification of neurons by dendriticbranching pattern. A categorisation based on Golgi impregnation of spinal and cranial somatic and visceral afferent and efferent cells in the adult human.|périodique=Journal of Anatomy|numéro=138|jour=|mois=|année=1984|issn=|lire en ligne=|pages=689-702}}</ref> Depuis lors, les techniques innombrables ont été développés et appliqué au domaine de la neuromorphologie. |
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=== Influence sur la fonction des neurones === |
=== Influence sur la fonction des neurones === |
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La recherche a soutenu une relation entre les propriétés morphologiques et les fonctions des neurones. Par exemple, le rapport entre la morphologie et les classes fonctionnelles des [[cellules ganglionnaires]] [[Rétine|rétiniennes]] a été étudié pour montrer la relation entre la forme et la fonction des neurones. La sensibilité à l'orientation et les modèles de ramification dendritiques sont quelques autres caractéristiques communes des neurones que les chercheurs ont noté comme ayant un effet sur la fonction des neurones. |
La recherche a soutenu une relation entre les propriétés morphologiques et les fonctions des neurones. Par exemple, le rapport entre la morphologie et les classes fonctionnelles des [[cellules ganglionnaires]] [[Rétine|rétiniennes]] a été étudié pour montrer la relation entre la forme et la fonction des neurones. La sensibilité à l'orientation et les modèles de ramification dendritiques sont quelques autres caractéristiques communes des neurones que les chercheurs ont noté comme ayant un effet sur la fonction des neurones.<ref name=":1">{{Article|langue=Anglais|auteur1=Leandro F.|auteur2=Rios-Filho|titre=A Biologically-Motivated Approach to Image Representation and Its Application to Neuromorphology|périodique=Lecture Notes in Computer Science|numéro=1811|jour=|mois=|année=2000|issn=|doi=10.1007/3-540-45482-9|lire en ligne=|pages=192-214}}</ref> Ian A. Meinertzhagen [[et al.]] ont récemment établi un lien entre les facteurs génétiques qui souligne une structure neuronale spécifique, et la façon dont ces deux facteurs se rapportent alors à la fonction du neurone en examinant les nerfs optiques des [[Drosophila melanogaster]]. Ils affirment que la structure du neurone est capable de déterminer sa fonction en dictant la formation des [[synapses]].<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Shin-ya Takemura|titre=From Form to Function: the ways to know a neuron.|périodique=Journal of Neurogenetics|numéro=23|jour=|mois=|année=2009|issn=|doi=10.1080/01677060802610604|lire en ligne=|pages=68-77}}</ref> |
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La géométrie des neurones dépend souvent du type de cellule et l'historique des stimulus reçus qui est traitée par des synapses. La forme d'un neurone dirige souvent la fonction de celui-ci en établissant ses rapports avec des synapses. Cependant, il existe également une preuve croissante pour une [[neuromodulation]], un processus qui implique des interactions électrochimiques à partir de l'ensemble de la [[membrane cellulaire]]. |
La géométrie des neurones dépend souvent du type de cellule et l'historique des stimulus reçus qui est traitée par des synapses. La forme d'un neurone dirige souvent la fonction de celui-ci en établissant ses rapports avec des synapses. Cependant, il existe également une preuve croissante pour une [[neuromodulation]], un processus qui implique des interactions électrochimiques à partir de l'ensemble de la [[membrane cellulaire]].<ref name=":1" /> |
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=== Développement === |
=== Développement === |
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Le développement des caractéristiques morphologiques des neurones est régie par les deux facteurs [[Propriétés intrinsèques et extrinsèques|intrinsèques et extrinsèques]]. La neuromorphologie du [[tissu nerveux]] dépend de gènes et d'autres facteurs, tels que les [[champs électriques]], des ondes ioniques et la gravité. Les cellules en développement imposent en outre des contraintes géométriques et physiques les unes entres les autres. Ces interactions affectent la forme neurale et la [[synaptogenèse]]. |
Le développement des caractéristiques morphologiques des neurones est régie par les deux facteurs [[Propriétés intrinsèques et extrinsèques|intrinsèques et extrinsèques]]. La neuromorphologie du [[tissu nerveux]] dépend de gènes et d'autres facteurs, tels que les [[champs électriques]], des ondes ioniques et la gravité. Les cellules en développement imposent en outre des contraintes géométriques et physiques les unes entres les autres. Ces interactions affectent la forme neurale et la [[synaptogenèse]].<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Costa|titre=A shape analysis framework for neuromorphometry|périodique=Institute of Physics Publishing|numéro=13|jour=|mois=|année=2002|issn=|doi=10.1088/0954-898x/13/3/303|lire en ligne=|pages=283-301}}</ref> Les mesures morphologiques et les applications d'imagerie sont importantes pour comprendre davantage le processus de développement. |
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== Sous- |
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=== Morphologie général === |
=== Morphologie général === |
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[[File:GolgiStainedPyramidalCell.jpg|right|thumb|200x200px|Une [[cellule pyramidale]] du [[néocortex]] d'un être humain qui a été colorée selon la méthode de Golgi. La cellule est nommé d'après son forme triangulaire caractéristique du [[soma]] (ou péricaryon) .<br> |
[[File:GolgiStainedPyramidalCell.jpg|right|thumb|200x200px|Une [[cellule pyramidale]] du [[néocortex]] d'un être humain qui a été colorée selon la méthode de Golgi. La cellule est nommé d'après son forme triangulaire caractéristique du [[soma]] (ou péricaryon) .<br> |
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Comme il existe une large gamme de fonctions réalisées par différents types de neurones dans diverses parties du système nerveux, il y a une grande variété dans la taille, la forme, et de propriétés [[Électrochimie|électrochimiques]] des neurones. Les neurones peuvent être trouvés dans différentes formes et différentes dimensions et peuvent être classées en fonction de leur morphologie. Le scientifique italien [[Camillo Golgi]] a regroupés les neurones dans le'' type I'' et cellules de ''type II''. Les neurones du groupe Golgi I ont de longs [[Axone|axones]] qui peuvent envoyer des signaux sur de longues distances, comme par exemple dans les [[cellules de Purkinje]], alors que les neurones appartenant au groupe Golgi II ont généralement axones plus courts, tels que les cellules granulaires , ou sont anoxonique. |
Comme il existe une large gamme de fonctions réalisées par différents types de neurones dans diverses parties du système nerveux, il y a une grande variété dans la taille, la forme, et de propriétés [[Électrochimie|électrochimiques]] des neurones. Les neurones peuvent être trouvés dans différentes formes et différentes dimensions et peuvent être classées en fonction de leur morphologie. Le scientifique italien [[Camillo Golgi]] a regroupés les neurones dans le'' type I'' et cellules de ''type II''. Les neurones du groupe Golgi I ont de longs [[Axone|axones]] qui peuvent envoyer des signaux sur de longues distances, comme par exemple dans les [[cellules de Purkinje]], alors que les neurones appartenant au groupe Golgi II ont généralement axones plus courts, tels que les cellules granulaires , ou sont anoxonique.<ref>{{Ouvrage|langue=Anglais|auteur1=Dale Puvres|titre=Neurosciences|lieu=|éditeur=Sinauer Associates Inc.|année=2001|pages totales=|isbn=|lire en ligne=|passage=}}</ref> |
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Les neurones peuvent être caractérisés morphologiquement comme [[unipolaire]],[[ bipolaire]] ou [[multipolaire]]. Les cellules pseudo-unipolaires ont seulement un [[Processus (anatomie)|processus]] venant du [[corps cellulaire]]. Les cellules bipolaires ont deux processus, et les cellules multipolaires ont trois ou plusieurs processus se prolongeant vers, et à l'écart du corps de la cellule. |
Les neurones peuvent être caractérisés morphologiquement comme [[unipolaire]],[[ bipolaire]] ou [[multipolaire]]. Les cellules pseudo-unipolaires ont seulement un [[Processus (anatomie)|processus]] venant du [[corps cellulaire]]. Les cellules bipolaires ont deux processus, et les cellules multipolaires ont trois ou plusieurs processus se prolongeant vers, et à l'écart du corps de la cellule. |
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=== Neuromorphologie gravitationnelle === |
=== Neuromorphologie gravitationnelle === |
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La neuromorphologie gravitationnelle étudie les effets de la [[gravité]] sur l'architecture le [[système nerveux central]], [[Système nerveux périphérique|périphérique]] et [[Système nerveux autonome|autonome]]. Cette sous-zone vise à élargir la compréhension actuelle des capacités du système nerveux, et examine plus précisément comment les effets environnementaux peuvent modifier la structure et la fonction du système nerveux. Dans ce cas, les manipulations environnementales font en sorte généralement d'exposer les neurones à soit, l'[[hypergravité]] ou à la [[microgravité]]. C'est un sous-ensemble de la biologie gravitationnelle. |
La neuromorphologie gravitationnelle étudie les effets de la [[gravité]] sur l'architecture le [[système nerveux central]], [[Système nerveux périphérique|périphérique]] et [[Système nerveux autonome|autonome]]. Cette sous-zone vise à élargir la compréhension actuelle des capacités du système nerveux, et examine plus précisément comment les effets environnementaux peuvent modifier la structure et la fonction du système nerveux. Dans ce cas, les manipulations environnementales font en sorte généralement d'exposer les neurones à soit, l'[[hypergravité]] ou à la [[microgravité]]. C'est un sous-ensemble de la biologie gravitationnelle.<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=IB Krasnov|auteur2=|titre=Gravitational neuromorphology|périodique=Advanced Space Biology Medicine|numéro=5|jour=|mois=|année=1994|issn=|doi=10.1016/s1569-2574(08)60136-7|lire en ligne=|pages=85-110}}</ref> |
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== Méthodes et techniques de recherche == |
== Méthodes et techniques de recherche == |
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[[Fichier:Réseau de neurones.jpg|alt=Représentation 3D d'un réseau de neurones chez le cerveau humain.|thumb|Représentation 3D d'un réseau de neurones chez le cerveau humain.]] |
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Une variété de techniques ont été utilisées pour étudier la morphologie des neurones, notamment la [[Microscopie confocale|microscopie confocal]], basé sur la conception de la [[stéréologie]], et le traçage de neurone |
Une variété de techniques ont été utilisées pour étudier la morphologie des neurones, notamment la [[Microscopie confocale|microscopie confocal]], basé sur la conception de la [[stéréologie]], et le traçage de neurone.<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Emin Oztas|titre=Neuronal tracing|périodique=Neuroanatomy|numéro=2|jour=|mois=|année=2003|issn=|lire en ligne=|pages=2-5}}</ref> Les innovations actuelles et les futures recherches sont en mesure d'utiliser la microscopie virtuelle, la cartographie [[Cortex cérébral|corticale]], les techniques de micro-ondes et d'analyse de [[réseau]]. Parmi les techniques actuellement utilisées pour l'étude neuromorphologie, la stéréologie et la microscopie confocal sont les deux méthodes préférées. Une base de données complète de la morphologie neuronale appelée [http://www.neuromorpho.org/ NeuroMorpho Database] est disponible sur internet.<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Costa|titre=Unveilling the Neuromorphological Space|périodique=Frontiers Computational Neuroscience|numéro=4|jour=|mois=|année=2010|issn=|doi=https://dx.doi.org/10.3389%2Ffncom.2010.00150|lire en ligne=|pages=}}</ref> |
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=== Stéréologie basé sur la forme === |
=== Stéréologie basé sur la forme === |
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La stéréologie fondée sur la forme est l'une des méthodes les plus importantes pour l'extrapolation mathématique d'un une forme [[2D]] donné vers une forme [[3D]]. C'est actuellement la meilleur technique en ce qui concerne l'analyse des structures 3D dans la[[Recherche médicale]]. |
La stéréologie fondée sur la forme est l'une des méthodes les plus importantes pour l'extrapolation mathématique d'un une forme [[2D]] donné vers une forme [[3D]]. C'est actuellement la meilleur technique en ce qui concerne l'analyse des structures 3D dans la [[Recherche médicale]].<ref name=":2">{{Article|langue=Anglais|auteur1=H. Steinbusch|titre=Advanced microscopy techniques for quantitative analysis in neuromorphology and neuropathology research: current status and requirements for the future|périodique=Journal of Chemical Neuroanatomy|numéro=40|jour=|mois=|année=2010|issn=|doi=10.1016/j.jchemneu.2010.06.005|lire en ligne=|pages=199-209}}</ref> La stéréologie fondée sur la forme est la technique la plus récente de stéréologie qui examine la morphologie qui a été prédéfini et conçu. Cette technique contraste avec la méthode plus ancienne de stéréologie basé sur un modèle, qui utilisait les modèles déterminés précédemment comme un guide. La stéréologie basé sur la forme la plus actuel permet aux chercheurs de sonder la morphologie des neurones sans avoir à faire des hypothèses sur leurs tailles, leurs formes, ou encore leurs orientations.<ref>{{Lien web|langue=Anglais|titre=What the design-based stereology|url=http://www.stereology.info/design-based-stereology/|site=|date=|consulté le=}}</ref> |
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=== Microscopie confocal === |
=== Microscopie confocal === |
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[[Fichier:Microscope confocal.gif|alt=Schéma du fonctionnement d'un microscpoe confocal|thumb|Schéma du fonctionnement d'un microscpoe confocal]] |
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La microscopie confocale est la procédure de [[microscopie]] pour l'examen des structures neuronales car il produit des images nettes avec une meilleure résolution et diminue le[[ rapport signal sur bruit]]. La manière spécifique dont fonctionne cette microscopie permet de regarder un plan confocal, ce qui est optimal lors de la visualisation des structures neuronales. D'autres formes plus conventionnelles de la microscopie ne permettent pas de visualiser toutes les structures neuronales, en particulier ceux qui sont subcellulaires. Récemment, certains chercheurs ont réussis à combiner la stéréologie basé sur la forme et la microscopie confocale pour poursuivre leurs enquêtes sur les structures cellulaires neuronales spécifiques. |
La microscopie confocale est la procédure de [[microscopie]] pour l'examen des structures neuronales car il produit des images nettes avec une meilleure résolution et diminue le[[ rapport signal sur bruit]]. La manière spécifique dont fonctionne cette microscopie permet de regarder un plan confocal, ce qui est optimal lors de la visualisation des structures neuronales. D'autres formes plus conventionnelles de la microscopie ne permettent pas de visualiser toutes les structures neuronales, en particulier ceux qui sont subcellulaires. Récemment, certains chercheurs ont réussis à combiner la stéréologie basé sur la forme et la microscopie confocale pour poursuivre leurs enquêtes sur les structures cellulaires neuronales spécifiques. |
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=== Cartographie corticale === |
=== Cartographie corticale === |
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La cartographie corticale est définie comme le processus de caractérisation des régions du cerveau basée sur des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles. L'atlas du cerveau actuels n'est pas définitifs ni suffisant pour présenter les détails structurels spécifiques. Les progrès récents de l'imagerie cérébrale fonctionnelle et de l'[[analyse statistique]] peuvent toutefois se révéler utile à l'avenir. Un développement récent dans ce domaine appelé la méthode [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12269731 Gray Level Index] (GLI) permet une identification plus objective des régions corticales via des [[algorithmes]]. Le GLI est une méthode standardisée qui permet aux chercheurs de déterminer la [[densité]] des neurones. |
La cartographie corticale est définie comme le processus de caractérisation des régions du cerveau basée sur des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles. L'atlas du cerveau actuels n'est pas définitifs ni suffisant pour présenter les détails structurels spécifiques. Les progrès récents de l'imagerie cérébrale fonctionnelle et de l'[[analyse statistique]] peuvent toutefois se révéler utile à l'avenir. Un développement récent dans ce domaine appelé la méthode [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12269731 Gray Level Index] (GLI) permet une identification plus objective des régions corticales via des [[algorithmes]]. Le GLI est une méthode standardisée qui permet aux chercheurs de déterminer la [[densité]] des neurones.<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Casanova|auteur2=|titre=Neuronal Density and Architecture (Gray Level Index) in the Brains of Autistic Patients.|périodique=Journal of Child Neurology|numéro=17|jour=|mois=|année=2002|issn=|doi=10.1177/088307380201700708|lire en ligne=|pages=515-21}}</ref> Les techniques de cartographie corticale plus sophistiquées sont encore en cours d'élaboration et ce champ sera très probablement voir une croissance exponentielle des méthodes de cartographie dans un avenir proche. |
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== Applications clinique == |
== Applications clinique == |
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La neuromorphologie a été utilisé comme une nouvelle méthode de découverte de nombreux [[troubles neurologiques]], et a aussi été inclus dans l'étude clinique de diverses [[maladies neurodégénératives]], de [[troubles mentaux]], de [[Trouble d'apprentissage|troubles d'apprentissage]], et de dysfonctionnements dus à des[[ lésions cérébrales]]. Les chercheurs ont eu recours à des techniques neuromorphologique pour non seulement étudier les dégâts, mais aussi des moyens pour régénérer les lésions nerveuses par des moyens tels que la stimulation de la croissance [[Axone|axonale]]. La neuromophologie a aussi été utilisée pour étudier certains dommages sur des [[Nerf optique|nerfs optiques]], regardant spécifiquement les [[lésions]] et les [[Atrophie|atrophies]]. Les chercheurs ont également examiné et identifié la neuromorphologie du[[ pénis humain]] pour mieux comprendre le rôle du [[système nerveux sympathique]] joue dans la réalisation d'une érection. |
La neuromorphologie a été utilisé comme une nouvelle méthode de découverte de nombreux [[troubles neurologiques]], et a aussi été inclus dans l'étude clinique de diverses [[maladies neurodégénératives]], de [[troubles mentaux]], de [[Trouble d'apprentissage|troubles d'apprentissage]], et de dysfonctionnements dus à des[[ lésions cérébrales]]. Les chercheurs ont eu recours à des techniques neuromorphologique pour non seulement étudier les dégâts, mais aussi des moyens pour régénérer les lésions nerveuses par des moyens tels que la stimulation de la croissance [[Axone|axonale]]. La neuromophologie a aussi été utilisée pour étudier certains dommages sur des [[Nerf optique|nerfs optiques]], regardant spécifiquement les [[lésions]] et les [[Atrophie|atrophies]]. Les chercheurs ont également examiné et identifié la neuromorphologie du[[ pénis humain]] pour mieux comprendre le rôle du [[système nerveux sympathique]] joue dans la réalisation d'une érection.<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Joann McConnell|titre=Neuromorphology and Neuropharmacology of the Human Penis.|périodique=Journal of Clinical Investigation|numéro=65|jour=|mois=|année=1980|issn=|doi=10.1172/JCI109694|lire en ligne=|pages=506-513}}</ref> |
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== Recherche actuelle et future == |
== Recherche actuelle et future == |
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=== Neuromorphologie informatique === |
=== Neuromorphologie informatique === |
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La neuromorphologie informatique examine les neurones et leurs structures en les coupant en tranches pour ensuite les étudier. Il décrit également l'espace neuromorphologique comme un espace 3D. Cela permet aux chercheurs de comprendre la taille des composants neuronaux spécifiques. En outre, l'imagerie 3D aide les chercheurs à comprendre comment le neurone transmet des informations au sein de lui-même. |
La neuromorphologie informatique examine les neurones et leurs structures en les coupant en tranches pour ensuite les étudier. Il décrit également l'espace neuromorphologique comme un espace 3D. Cela permet aux chercheurs de comprendre la taille des composants neuronaux spécifiques. En outre, l'imagerie 3D aide les chercheurs à comprendre comment le neurone transmet des informations au sein de lui-même. |
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=== Microscopie virtuelle === |
=== Microscopie virtuelle === |
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La [[Microscopie à fluorescence|microscopie virtuelle]] permettra aux chercheurs d'obtenir des images avec une quantité réduite de sessions d'imagerie, préservant ainsi l'intégrité du tissu et de réduit la possibilité de décoloration des colorants fluorescents lors de l'imagerie. Cette méthode donnerait en outre aux chercheurs des capacités supplémentaires pour visualiser les données normalement inaccessibles, tels que les types de cellules rares et la répartition spatiale des cellules dans une région spécifique du cerveau. |
La [[Microscopie à fluorescence|microscopie virtuelle]] permettra aux chercheurs d'obtenir des images avec une quantité réduite de sessions d'imagerie, préservant ainsi l'intégrité du tissu et de réduit la possibilité de décoloration des colorants fluorescents lors de l'imagerie. Cette méthode donnerait en outre aux chercheurs des capacités supplémentaires pour visualiser les données normalement inaccessibles, tels que les types de cellules rares et la répartition spatiale des cellules dans une région spécifique du cerveau.<ref name=":2" /> La microscopie virtuelle serait essentiellement permettre la [[numérisation]] de toutes les images obtenues, empêchant ainsi la détérioration de les données. Cette numérisation pourrait éventuellement permettre aux chercheurs de créer une[[ base de données]] pour partager et stocker leurs données. |
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== Voir aussi == |
== Voir aussi == |
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* [[Morphologie (biologie)]] |
* [[Morphologie (biologie)]] |
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* [[Cerveau|Cerveau Humain]] |
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* [[Réseau du mode par défaut|Réseau cérébrale]] |
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* [[Neurostimulation]] |
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* [[Neuroéthique]] |
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* [[Neurogenèse]] |
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* [[Microscope optique]] |
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* [[Anatomie]]<br> |
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== Notes et références == |
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=== Notes === |
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=== Références === |
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{{Portail|neurosciences}} |
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== Liens externes == |
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{{Portail|Optique|Chimie|Anatomie}} |
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[[Catégorie:Système nerveux]] |
[[Catégorie:Système nerveux]] |
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[[Catégorie:Neurobiologie]] |
[[Catégorie:Neurobiologie]] |
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Version du 19 mars 2016 à 20:56
La neuromorphologie (du grec νεῦρον, neuron, "nerf"; μορφή, morphé, “form”; -λογία, -logia, “étude de”[1][2]) est l'étude de la forme, et de la structure du système nerveux. L'étude consiste à examiner une partie particulière du système nerveux d'un niveau moléculaire et cellulaire et le connecter à un point de vue physiologique et anatomique. Ce champ explore également les communications et les interactions au sein et entre chaque section spécialisée du système nerveux. La morphologie est distincte de la morphogenèse. La morphologie est l'étude de la forme et la structure des organismes biologiques, tandis que la morphogenèse est l'étude de l'évolution biologique de la forme et de la structure des organismes. Par conséquent, neuromorphologie met l'accent sur les spécificités de la structure du système nerveux, et non le processus par lequel la structure a été développée. La neuromorphologie et la morphogenèse, bien que deux entités différentes, elles sont néanmoins étroitement liés.
Histoire
Les progrès dans la définition de la morphologie des Cellule nerveuses a été lente dans son développement. Il a fallu près d'un siècle après l'acceptation de la cellule comme unité de base de la vie, avant que les chercheurs ont pu se convenir sur la forme d'un neurone. Il a été initialement pensé pour être un corpuscule globulaire indépendant suspendu le long des fibres nerveuses qui bouclées et enroulées.[3] Il a fallu attendre le premier succès de microdissection de toute une cellule nerveuse par Otto Deiters en 1865 que les différents dendrites et des axones peuvent être distingués.[3] A la fin du XIXème siècle, de nouvelles techniques, telles que la méthode de Golgi, ont été développés, ce qui a permis aux chercheurs de visualiser l'ensemble du neurone. Cette recherche de Golgi ensuite promu de nouvelles recherches dans l'espacement neuronal par Ramon y Cajal en 1911. D'autres recherches de la morphologie a continué à se développer, y compris la morphologie dendritique. En 1983, Thoroya Abdel-Maguid et David Bowsher ont étendus la méthode de Golgi et combinés avec une technique d'imprégnation qui leur a permis de visualiser les dendrites des neurones et de les classer en fonction de leurs motifs dendritiques.[4] Depuis lors, les techniques innombrables ont été développés et appliqué au domaine de la neuromorphologie.
Influence sur la fonction des neurones
La recherche a soutenu une relation entre les propriétés morphologiques et les fonctions des neurones. Par exemple, le rapport entre la morphologie et les classes fonctionnelles des cellules ganglionnaires rétiniennes a été étudié pour montrer la relation entre la forme et la fonction des neurones. La sensibilité à l'orientation et les modèles de ramification dendritiques sont quelques autres caractéristiques communes des neurones que les chercheurs ont noté comme ayant un effet sur la fonction des neurones.[5] Ian A. Meinertzhagen et al. ont récemment établi un lien entre les facteurs génétiques qui souligne une structure neuronale spécifique, et la façon dont ces deux facteurs se rapportent alors à la fonction du neurone en examinant les nerfs optiques des Drosophila melanogaster. Ils affirment que la structure du neurone est capable de déterminer sa fonction en dictant la formation des synapses.[6]
La géométrie des neurones dépend souvent du type de cellule et l'historique des stimulus reçus qui est traitée par des synapses. La forme d'un neurone dirige souvent la fonction de celui-ci en établissant ses rapports avec des synapses. Cependant, il existe également une preuve croissante pour une neuromodulation, un processus qui implique des interactions électrochimiques à partir de l'ensemble de la membrane cellulaire.[5]
Développement
Le développement des caractéristiques morphologiques des neurones est régie par les deux facteurs intrinsèques et extrinsèques. La neuromorphologie du tissu nerveux dépend de gènes et d'autres facteurs, tels que les champs électriques, des ondes ioniques et la gravité. Les cellules en développement imposent en outre des contraintes géométriques et physiques les unes entres les autres. Ces interactions affectent la forme neurale et la synaptogenèse.[7] Les mesures morphologiques et les applications d'imagerie sont importantes pour comprendre davantage le processus de développement.
Sous-domaines
Morphologie général
Comme il existe une large gamme de fonctions réalisées par différents types de neurones dans diverses parties du système nerveux, il y a une grande variété dans la taille, la forme, et de propriétés électrochimiques des neurones. Les neurones peuvent être trouvés dans différentes formes et différentes dimensions et peuvent être classées en fonction de leur morphologie. Le scientifique italien Camillo Golgi a regroupés les neurones dans le type I et cellules de type II. Les neurones du groupe Golgi I ont de longs axones qui peuvent envoyer des signaux sur de longues distances, comme par exemple dans les cellules de Purkinje, alors que les neurones appartenant au groupe Golgi II ont généralement axones plus courts, tels que les cellules granulaires , ou sont anoxonique.[8]
Les neurones peuvent être caractérisés morphologiquement comme unipolaire,bipolaire ou multipolaire. Les cellules pseudo-unipolaires ont seulement un processus venant du corps cellulaire. Les cellules bipolaires ont deux processus, et les cellules multipolaires ont trois ou plusieurs processus se prolongeant vers, et à l'écart du corps de la cellule.
Neuromorphologie théorique
La neuromorphologie théorique est une branche de la neuromorphologie concentré sur la description mathématique de la forme, la structure et la connectivité du système nerveux.
Neuromorphologie gravitationnelle
La neuromorphologie gravitationnelle étudie les effets de la gravité sur l'architecture le système nerveux central, périphérique et autonome. Cette sous-zone vise à élargir la compréhension actuelle des capacités du système nerveux, et examine plus précisément comment les effets environnementaux peuvent modifier la structure et la fonction du système nerveux. Dans ce cas, les manipulations environnementales font en sorte généralement d'exposer les neurones à soit, l'hypergravité ou à la microgravité. C'est un sous-ensemble de la biologie gravitationnelle.[9]
Méthodes et techniques de recherche
Une variété de techniques ont été utilisées pour étudier la morphologie des neurones, notamment la microscopie confocal, basé sur la conception de la stéréologie, et le traçage de neurone.[10] Les innovations actuelles et les futures recherches sont en mesure d'utiliser la microscopie virtuelle, la cartographie corticale, les techniques de micro-ondes et d'analyse de réseau. Parmi les techniques actuellement utilisées pour l'étude neuromorphologie, la stéréologie et la microscopie confocal sont les deux méthodes préférées. Une base de données complète de la morphologie neuronale appelée NeuroMorpho Database est disponible sur internet.[11]
Stéréologie basé sur la forme
La stéréologie fondée sur la forme est l'une des méthodes les plus importantes pour l'extrapolation mathématique d'un une forme 2D donné vers une forme 3D. C'est actuellement la meilleur technique en ce qui concerne l'analyse des structures 3D dans la Recherche médicale.[12] La stéréologie fondée sur la forme est la technique la plus récente de stéréologie qui examine la morphologie qui a été prédéfini et conçu. Cette technique contraste avec la méthode plus ancienne de stéréologie basé sur un modèle, qui utilisait les modèles déterminés précédemment comme un guide. La stéréologie basé sur la forme la plus actuel permet aux chercheurs de sonder la morphologie des neurones sans avoir à faire des hypothèses sur leurs tailles, leurs formes, ou encore leurs orientations.[13]
Microscopie confocal
La microscopie confocale est la procédure de microscopie pour l'examen des structures neuronales car il produit des images nettes avec une meilleure résolution et diminue lerapport signal sur bruit. La manière spécifique dont fonctionne cette microscopie permet de regarder un plan confocal, ce qui est optimal lors de la visualisation des structures neuronales. D'autres formes plus conventionnelles de la microscopie ne permettent pas de visualiser toutes les structures neuronales, en particulier ceux qui sont subcellulaires. Récemment, certains chercheurs ont réussis à combiner la stéréologie basé sur la forme et la microscopie confocale pour poursuivre leurs enquêtes sur les structures cellulaires neuronales spécifiques.
Cartographie corticale
La cartographie corticale est définie comme le processus de caractérisation des régions du cerveau basée sur des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles. L'atlas du cerveau actuels n'est pas définitifs ni suffisant pour présenter les détails structurels spécifiques. Les progrès récents de l'imagerie cérébrale fonctionnelle et de l'analyse statistique peuvent toutefois se révéler utile à l'avenir. Un développement récent dans ce domaine appelé la méthode Gray Level Index (GLI) permet une identification plus objective des régions corticales via des algorithmes. Le GLI est une méthode standardisée qui permet aux chercheurs de déterminer la densité des neurones.[14] Les techniques de cartographie corticale plus sophistiquées sont encore en cours d'élaboration et ce champ sera très probablement voir une croissance exponentielle des méthodes de cartographie dans un avenir proche.
Applications clinique
La neuromorphologie a été utilisé comme une nouvelle méthode de découverte de nombreux troubles neurologiques, et a aussi été inclus dans l'étude clinique de diverses maladies neurodégénératives, de troubles mentaux, de troubles d'apprentissage, et de dysfonctionnements dus à deslésions cérébrales. Les chercheurs ont eu recours à des techniques neuromorphologique pour non seulement étudier les dégâts, mais aussi des moyens pour régénérer les lésions nerveuses par des moyens tels que la stimulation de la croissance axonale. La neuromophologie a aussi été utilisée pour étudier certains dommages sur des nerfs optiques, regardant spécifiquement les lésions et les atrophies. Les chercheurs ont également examiné et identifié la neuromorphologie dupénis humain pour mieux comprendre le rôle du système nerveux sympathique joue dans la réalisation d'une érection.[15]
Recherche actuelle et future
Neuromorphologie informatique
La neuromorphologie informatique examine les neurones et leurs structures en les coupant en tranches pour ensuite les étudier. Il décrit également l'espace neuromorphologique comme un espace 3D. Cela permet aux chercheurs de comprendre la taille des composants neuronaux spécifiques. En outre, l'imagerie 3D aide les chercheurs à comprendre comment le neurone transmet des informations au sein de lui-même.
Microscopie virtuelle
La microscopie virtuelle permettra aux chercheurs d'obtenir des images avec une quantité réduite de sessions d'imagerie, préservant ainsi l'intégrité du tissu et de réduit la possibilité de décoloration des colorants fluorescents lors de l'imagerie. Cette méthode donnerait en outre aux chercheurs des capacités supplémentaires pour visualiser les données normalement inaccessibles, tels que les types de cellules rares et la répartition spatiale des cellules dans une région spécifique du cerveau.[12] La microscopie virtuelle serait essentiellement permettre la numérisation de toutes les images obtenues, empêchant ainsi la détérioration de les données. Cette numérisation pourrait éventuellement permettre aux chercheurs de créer unebase de données pour partager et stocker leurs données.
Voir aussi
- Morphologie (biologie)
- Cerveau Humain
- Réseau cérébrale
- Neurostimulation
- Neuroéthique
- Neurogenèse
- Microscope optique
- Anatomie
Notes et références
Notes
Cette article est une traduction de la page Wikipédia anglaise suivante : Neuromorphology
Références
- « Morphologie »
- « Neurone »
- (en) Sanford L., The Fine Structure of the Nervous System: Neurons and Their Supporting Cells, New York, (ISBN 0-19-506571-9)
- (en) D. Bowsher, « Classification of neurons by dendriticbranching pattern. A categorisation based on Golgi impregnation of spinal and cranial somatic and visceral afferent and efferent cells in the adult human. », Journal of Anatomy, no 138, , p. 689-702
- (en) Leandro F. et Rios-Filho, « A Biologically-Motivated Approach to Image Representation and Its Application to Neuromorphology », Lecture Notes in Computer Science, no 1811, , p. 192-214 (DOI 10.1007/3-540-45482-9)
- (en) Shin-ya Takemura, « From Form to Function: the ways to know a neuron. », Journal of Neurogenetics, no 23, , p. 68-77 (DOI 10.1080/01677060802610604)
- (en) Costa, « A shape analysis framework for neuromorphometry », Institute of Physics Publishing, no 13, , p. 283-301 (DOI 10.1088/0954-898x/13/3/303)
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- (en) Costa, « Unveilling the Neuromorphological Space », Frontiers Computational Neuroscience, no 4, (DOI https://dx.doi.org/10.3389%2Ffncom.2010.00150)
- (en) H. Steinbusch, « Advanced microscopy techniques for quantitative analysis in neuromorphology and neuropathology research: current status and requirements for the future », Journal of Chemical Neuroanatomy, no 40, , p. 199-209 (DOI 10.1016/j.jchemneu.2010.06.005)
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- (en) Casanova, « Neuronal Density and Architecture (Gray Level Index) in the Brains of Autistic Patients. », Journal of Child Neurology, no 17, , p. 515-21 (DOI 10.1177/088307380201700708)
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