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mardi 22 août 2023

 


In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world

Open AccessPublished:October 12, 2022  DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.001

Highlights

  • Improvements in performance or “learning” over time following closed-loop feedback
  • Learning observed from both human and primary mouse cortical neurons
  • Systems with stimulus but no feedback show no learning
  • Dynamic changes observed in neural electrophysiological activity during embodiment

Summary

Integrating neurons into digital systems may enable performance infeasible with silicon alone. Here, we develop DishBrain, a system that harnesses the inherent adaptive computation of neurons in a structured environment. In vitro neural networks from human or rodent origins are integrated with in silico computing via a high-density multielectrode array. Through electrophysiological stimulation and recording, cultures are embedded in a simulated game-world, mimicking the arcade game “Pong.” Applying implications from the theory of active inference via the free energy principle, we find apparent learning within five minutes of real-time gameplay not observed in control conditions. Further experiments demonstrate the importance of closed-loop structured feedback in eliciting learning over time. Cultures display the ability to self-organize activity in a goal-directed manner in response to sparse sensory information about the consequences of their actions, which we term synthetic biological intelligence. Future applications may provide further insights into the cellular correlates of intelligence. 
 

lundi 16 mars 2015

L'ARN, outil clé du génie génétique

L’ARN, molécule indispensable à la fabrication des protéines dans la cellule, est devenue un outil central du génie génétique.
L’ARN a le vent en poupe. Cette molécule indispensable à la fabrication des protéines dans la cellule est devenue un outil clé du génie génétique. A l’occasion d’une journée consacrée à la biochimiste Marianne Grunberg-Manago (1921-2013), dont les travaux ont contribué à la découverte d’un type d’ARN, l’ARN messager, l’Académie des sciences a fait le point sur cette molécule pleine de ressources.
La microbiologiste Emmanuelle Charpentier y est notamment revenue sur les travaux pionniers qu'elle a réalisés avec l'Américaine Jennifer Doudna.
Crédit vidéo : Académie des sciences. Toutes les vidéos de la journée sont à retrouver ici.
Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont mis au point une technique de génie génétique baptisée CRISPR-Cas9. Le principe ? Pour modifier le génome d’une cellule, on utilise une enzyme programmée par un ARN.
Cette construction cible une zone précise de l’ADN (un gène par exemple) et la coupe. Cette coupure active automatiquement le système de réparation de l’ADN de la cellule : l’ADN est réparé sans le gène en question ou, si un autre gène est fourni à la cellule, ce gène remplace le gène d’origine.
En deux ans, cette méthode de modification de l’ADN a fait l’objet de plus de 650 articles dans des revues scientifiques. Et place ses auteurs, aux dires de nombre de scientifiques, dans la course aux Nobel.

L'explication de la technologie CRISPR-Cas9, à lire sur La Recherche :
- La modification de l'ARN à portée de tous

Au delà du génie génétique, l'ARN joue un rôle clé dans les origines de la vie.
- La vie a commencé avec l'ARN
- Purificación López-García : « Trois éléments clés pour la cellule primitive »


http://www.larecherche.fr/actualite/sante/arn-outil-cle-du-genie-genetique-25-02-2015-199241

mercredi 11 mars 2015

16 février 2015

Comment se forment les vertébrés ?

Un mécanisme physique simple, assimilable à un jeu de « pliages », permet de passer en une seule étape d'une masse de cellules informe à un embryon organisé selon le plan d'ensemble des vertébrés. Telle est la principale conclusion des travaux d'une équipe rassemblant des physiciens du Laboratoire matière et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot) et un biologiste du Laboratoire de biologie du développement (CNRS/UPMC). Grâce à des observations microscopiques et à des expériences de micromécanique, ils ont découvert que le patron guidant ces repliements est présent dès les premières étapes du développement. C'est le long de discontinuités entre domaines de cellules aux propriétés différentes que se formeront les plis donnant sa forme à l'animal. Ces travaux permettent de mieux comprendre le mécanisme de formation des vertébrés, et donc la façon dont ils sont apparus lors de l'évolution. Ils sont publiés sur le site de la revue European Physical Journal E, le 12 février 2015.

mercredi 28 janvier 2015

Ces bactéries qui nous gouvernent

Le jeudi 22 janvier 2015 de 14h à 15h sur France Culture, en partenariat avec Pour la Science.

Jeudi 22 janvier 2015, dans l'émission La marche des sciences, Gérard Eberl, immunologiste à l'Institut Pasteur, questionnera l'histoire que nous entretenons avec les bactéries qui vivent dans un subtil équilibre au sein de nos organismes.

vendredi 21 novembre 2014

Shed GP of Ebola Virus Triggers Immune Activation and Increased Vascular Permeability http://www.plospathogens.org/article/info:doi/10.1371/journal.ppat.1004509

Multiple Roles of the Cytoskeleton in Bacterial Autophagy 

http://www.plospathogens.org/article/info:doi/10.1371/journal.ppat.1004409#ppat-1004409-g00 

Multiparametric Classification Links Tumor Microenvironments with Tumor Cell Phenotype

  • Bojana Gligorijevic mail,

  • Aviv Bergman ,

  • John Condeelis

  • Published: November 11, 2014
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1001995

Author Summary

A large proportion of cancer deaths are due to metastasis—the spread of cancer from the primary tumor to other parts of the body. Movement of cells may require the formation of protrusions called invadopodia, which degrade extracellular matrix. Although some studies have reported on locomotion in primary tumors, the presence of invadopodia was not tested. Here, we show that single cells from mouse mammary carcinoma can move using a fast- or slow-locomotion mode depending on different levels of cues present in the tumor microenvironment. Using multiphoton microscopy in vivo combined with a machine-learning algorithm we show how manipulation of microenvironmental conditions can induce predictable changes in the number of locomoting cells or switch between the two locomotion modes. We also demonstrate that only the slower moving cells are associated with invadopodia in vivo, and that only tumor cells from regions rich in invadopodia degrade the surrounding extracellular matrix and disseminate. Specific targeting of invadopodia results in inhibition of lung metastasis. This work proposes a systems biology view of how tumor microenvironments regulate tumor progression and presents insight into the heterogeneity of the treatment response. The ability to define and predict conditions under which tumor cells disseminate offers potential therapeutic benefits in regulating tumor progression.
http://www.plosbiology.org/article/info:doi/10.1371/journal.pbio.1001995#pbio-1001995-g004
Paris, 21 novembre 2014

Des virus pirates pris à leur propre piège ?

Pour infecter une cellule hôte et se multiplier, certains virus comme celui de l'hépatite C infiltrent les ribosomes, véritables usines d'assemblage des protéines présentes dans chacune de nos cellules. Les protéines virales sont ainsi produites au détriment des protéines cellulaires. Des scientifiques strasbourgeois ont démontré que l'un des 80 composants du ribosome est indispensable à l'infection par certains virus sans être essentiel au fonctionnement normal des cellules. Cette découverte, qui pourrait déboucher sur le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, a été réalisée par des chercheurs du laboratoire Réponse immunitaire et développement chez les insectes (CNRS) et de l'Institut de recherche sur les maladies virales et hépatiques (Inserm/Université de Strasbourg)1, avec notamment le soutien de l'ANRS. Elle fait l'objet d'une publication dans la revue Cell le 20 novembre 2014.


DCV
© Jean-Luc Imler
Préparation de virus DCV (Drosophila C virus), utilisés dans l'étude.



Cette image est disponible à la photothèque du CNRS, phototheque@cnrs.fr.