La perte synaptique survient tôt dans de nombreuses maladies neurodégénératives et contribue à une déficience cognitive même en l'absence d'atrophie macroscopique. Actuellement, pour les maladies humaines, il existe peu de modèles formels pour expliquer comment les réseaux corticaux sous-jacents à la cognition sont affectés par la perte synaptique.
Des scientifiques de l'université de Cambrige, préconisent que les modèles biophysiques de neurophysiologie offrent d'une part un pont entre les modèles cliniques et précliniques de pathologie, et d'autre part des tests quantitatifs pour la médecine expérimentale. De tels modèles biophysiques peuvent également révéler des dynamiques neuronales cachées pouvant être alors mises en évidence au moyen d'observations neurophysiologiques telles que l'électro- et la magnéto-encéphalographie (MEG).
Dans un nouvel article, les auteurs présentent un modèle amélioré de la fonction corticale humaine qui inclue des estimations de densité synaptique capturées par la tomographie par émission de positrons, et donnent un aperçu de la façon dont la perte de synapse régionale affecte la neurophysiologie.
Les scientifiques étudient en particulier la tauopathie primaire de la paralysie supranucléaire progressive (syndrome de Richardson), avec des corrélations clinicopathologiques élevées.
La paralysie supranucléaire progressive (PSP) est une maladie dégénérative d'apparition tardive impliquant la détérioration progressive et la mort de volumes spécifiques du cerveau. La maladie entraîne des symptômes tels qu'une perte d'équilibre, un ralentissement des mouvements, une difficulté à bouger les yeux et une déficience cognitive. La PSP peut être confondue avec d'autres maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson, la démence frontotemporale et la maladie d'Alzheimer. La cause de la maladie est incertaine, mais implique une accumulation de protéine tau dans le cerveau.
La paralysie supranucléaire progressive provoque une modification marquée de la neurophysiologie corticale en présence d'une atrophie légère et est associée à un déclin des fonctions cognitives associées au lobe frontal.
Les auteurs montrent que l'incorporation de la densité synaptique régionale dans leur modèle, suggère qu'une réduction de la densité synaptique dans le cortex frontal inférieur affecte l'excitation glutamatergique de la couche superficielle et granulaire.
Les différences individuelles de comportement ainsi prédites, démontrent le lien entre la perte synaptique, la neurophysiologie et les déficits cognitifs.
La méthode que les auteurs démontrent ne se limite pas à la paralysie supranucléaire progressive ou aux effets de la perte synaptique : de tels modèles causals dynamiques enrichis en pathologie peuvent être utilisés pour évaluer les mécanismes d'autres troubles neurologiques, avec diverses mesures non invasives de la pathologie, et conviennent tester les effets de la pharmacologie expérimentale.