What investigating neural pathways can reveal about mental health | Kay M. Tye

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Traducteur: Megane Poyrault Relecteur: Ismaël Kouddane

I'm going to start by saying something you think you know to be true.

Je vais commencer par vous dire quelque chose que vous pensez être vrai.

Your brain creates all facets of your mind.

Votre cerveau conçoit toutes les facettes de votre esprit.

So then why do we treat mental and physical illnesses

Alors, pourquoi traite-t-on les maladies mentales et physiques

so differently,

de façon si différente,

if we think we know that the mind comes from the brain?

si on pense que l'esprit vient du cerveau ?

En tant que neuroscientifique, on me dit souvent que je ne peux pas étudier

As a neuroscientist, I'm often told

that I'm not allowed to study how internal states

comment les états internes, comme l'anxiété, l'envie ou la solitude, sont

like anxiety or craving or loneliness

are represented by the brain,

représentés par le cerveau.

and so I decided to set out and do exactly that.

C'est donc exactement ce que j'ai décidé de faire.

My research program is designed to understand the mind

Mon programme de recherche est conçu pour comprendre l'esprit

by investigating brain circuits.

en étudiant les circuits neuronaux,

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

en particulier, comment notre cerveau engendre des émotions.

It's really hard to study feelings and emotions,

C'est vraiment difficile d'étudier les sentiments et les émotions,

because you can't measure them.

parce qu'on ne peut pas les mesurer.

Behavior is still the best and only window

Le comportement reste la meilleure et la seule fenêtre ouverte

into the emotional experience of another.

sur l'expérience émotionnelle d'autrui.

For both animals and people,

Pour les animaux comme pour les humains,

yes, self-report is a behavioral output.

l'auto-évaluation est un produit du comportement.

Motivated behaviors fall into two general classes:

Les comportements se classent en deux catégories générales :

seeking pleasure and avoiding pain.

rechercher le plaisir et éviter la douleur.

The ability to approach things that are good for you

Pouvoir aborder les choses qui sont bonnes pour nous

and avoid things that are bad for you

et éviter celles qui sont mauvaises

is fundamental to survival.

est essentiel à la survie.

And in our modern-day society,

Dans notre société moderne,

trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.

la difficulté à les différencier peut être vue comme une maladie mentale.

If I was having car trouble,

Si j'ai un problème avec ma voiture,

and I took my car to the mechanic,

et que je l’emmène chez le garagiste,

the first thing they do is look under the hood.

la première chose qu'il fait c'est de regarder sous le capot.

But with mental health research,

Mais avec la recherche en santé mentale

you can't just pop open the hood with the press of a button.

on ne peut pas juste ouvrir le capot en appuyant sur un bouton.

So this is why we do experiments on animals.

C'est pourquoi on expérimente sur les animaux.

Specifically, in my lab, mice.

Plus précisément, dans mon labo, sur des souris.

To understand the brain, well, we need to study brains.

Pour comprendre le cerveau, eh bien, on doit étudier des cerveaux.

And for the first time, we actually can.

Et pour la première fois, on en est capables.

We can pop open the hood.

On peut ouvrir le capot.

We can look inside

On peut regarder à l'intérieur

and do an experiment and see what comes out.

et faire une expérience et voir ce qui en ressort.

Technology has opened new windows into the black box that is our minds.

La technologie ouvre de nouvelles portes sur la boite noire qu'est notre esprit.

The development of optogenetic tools

Le développement d'outils optogénétiques

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

nous a permis de contrôler, sans précédent, des neurones précis

and how they talk to each other by firing electrical signals.

et comment ils communiquent entre eux en émettant des signaux électriques.

On peut altérer génétiquement des neurones pour les rendre sensibles à la lumière

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

and then use light to control how neurons fire.

puis utiliser la lumière pour contrôler la façon dont les neurones communiquent.

This can change an animal's behavior,

Cela change le comportement d'un animal,

giving us insight into what that neural circuit can do.

et nous donne une idée de ce que le circuit neural peut faire.

Want to know how scientists figure this out?

Vous voulez savoir comment des scientifiques ont trouvé ça ?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

Ils ont créé des outils optogénétiques en empruntant des connaissances

from other basic science fields.

à d'autres domaines scientifiques.

Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.

L'algue est un organisme unicellulaire qui a évolué pour nager vers la lumière.

And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,

Et quand l'ocelle de la cellule de l'algue reçoit de la lumière bleue,

a channel opens, sending an electrical signal

un canal s'ouvre et envoie un signal électrique

that makes little flagella flap

qui fait s'agiter des flagelles

and propels the algae towards sunlight.

et propulse l'algue vers la lumière.

If we clone this light-sensitive part of the algae

Si on clone cette partie de l'algue sensible à la lumière

and then add it to neurons through genetic modification,

et qu'on l'ajoute à des neurones grâce à une modification génétique,

we can make neurons light-sensitive, too.

on peut rendre des neurones sensibles à la lumière.

Except, with neurons,

Sauf qu'avec des neurones,

when we shine light down an optical fiber deep into the brain,

quand on envoie de la lumière au fond d'un cerveau avec une fibre optique,

we change how they send electrical signals to other neurons in the brain

on modifie la façon dont ils envoient des signaux à d'autres neurones

and thus change the animal's behavior.

et donc on modifie le comportement de l'animal.

With the help of my colleagues,

Avec l'aide de mes collègues,

I pioneered the use of optogenetic tools

je suis pionnière dans l'utilisation d'outils optogénétiques

to selectively target neurons that are living in point A,

pour cibler de manière sélective des neurones à un point A,

sending messages down wires aimed at point B,

envoyant des messages, à travers des connexions, à un point B,

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

laissant les neurones voisins se déplacer sans être affectés.

This approach allowed us to test the function of each wire

Cette approche nous à permis de tester la fonction de chaque connexion

within the tangled mess that is our brain.

au sein de ce fouillis qu'est notre cerveau.

A brain region called the amygdala

La région du cerveau appelé l'amygdale

has long been thought to be important for emotion,

a longtemps été vue comme capitale pour les émotions

and my laboratory discovered

et mon laboratoire a découvert

that the amygdala resembles a fork in the road

que l'amygdale évoque une fourche sur la route

where activating one path can drive positive emotion and approach,

où activer un chemin peut engendrer une émotion positive et une approche,

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

et activer un autre chemin peut engendrer une émotion négative et une fuite.

I'm going to show you a couple of examples --

Je vais vous montrer quelques exemples --

a taste of raw data --

un avant-goût de données brutes --

of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain

comment on peut utiliser l'optogénétique pour cibler des neurones précis

and get very specific changes in behavior.

et obtenir des changements spécifiques du comportement.

Anxiety patients have abnormal communication

Les patients souffrants d'anxiété ont une communication anormale

between two parts of the amygdala,

entre les deux parties de l'amygdale,

but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect

mais chez l'humain il est dur de savoir si cette anormalité et une cause ou un effet

of the disease.

de la maladie.

We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,

On peut utiliser l'optogénétique pour cibler le même chemin chez une souris,

and see what happens.

et voir ce qu'il se passe.

So this is the elevated plus maze.

C'est le labyrinthe en croix surélevé.

It's a widely used anxiety test

C'est un test d'anxiété très utilisé

that measures the amount of time

qui mesure le temps

that the mouse spends in the safety of the closed arms

que la souris passe en sécurité dans la partie fermée

relative to exploring the open arms.

par rapport au temps à explorer la partie ouverte.

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

Les souris ont évolué pour préférer les espaces clos,

like the safety of their burrows,

qui rappellent la sécurité de leur terrier,

but to find food, water, mates,

mais pour trouver nourriture, eau, partenaires,

they need to go out into the open

elle doivent sortir en plein air

where they're more vulnerable to predatory threats.

où elle sont plus sensibles aux menaces des prédateurs.

So I'm sitting in the background here,

Donc je suis assise à l'arrière plan,

and I'm about to flip the switch.

et je vais appuyer sur l'interrupteur.

And now, when I flip the switch and turn the light on,

Quand j'appuie sur l'interrupteur et allume la lumière,

you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.

on voit que la souris explore d'avantage les branches ouvertes du labyrinthe.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

Contrairement au traitement médicamenteux contre l'anxiété,

there's no sedation, no locomotor impairment,

il n'y a pas de sédation, pas de troubles moteurs,

just coordinated, natural-looking exploration.

juste un examen naturel coordonné.

So not only is the effect almost immediate,

Non seulement l'effet est presque immédiat,

but there are no detectable side effects.

mais il n'y a pas d'effets secondaires décelables.

Now, when I flip the switch off,

A présent, quand j'éteins la lumière,

you can see that the mouse goes back to its normal brain function

on peut voir que la souris retourne à ses fonctions cérébrales normales

and back to its corner.

et retourne dans son coin.

When I was in the lab and I was taking these data,

Quand j'étais dans mon labo et que j’analysais ces données,

I was all by myself, and I was so excited.

j'étais toute seule et j'étais tellement excitée.

I was so excited, I did one of these quiet screams.

Tellement que j'ai crié à voix basse.

(Silently) Aah!

(Silencieusement) Ah !

(Laughter)

(Rires)

Why was I so excited?

Pourquoi j'étais excitée ?

I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,

Je veux dire, oui, en théorie je savais que le cerveau contrôlait l'esprit,

but to flip the switch with my hand

mais d'appuyer sur l'interrupteur moi-même

and see the mouse change its behavioral state

et de voir la souris changer de comportement

so rapidly and so reversibly,

si rapidement et de manière si réversible,

it was really the first time that I truly believed it.

c'était la première fois que j'y croyais vraiment.

Since that first breakthrough,

Depuis cette première avancée,

there have been a number of other discoveries.

il y a eu d'autres découvertes.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

Trouver des circuits neuraux précis provoquants des changement drastiques

in animal behavior.

dans le comportement animal.

Here's another example: compulsive overeating.

Voici un autre exemple: l'hyperphagie compulsive.

We can eat for two reasons.

On mange pour deux raisons.

Seeking pleasure, like tasty food,

Rechercher du plaisir avec des aliments savoureux,

or avoiding pain, like being hungry.

ou éviter la douleur comme lorsqu'on a faim.

How can we find a treatment for compulsive overeating

Comment peut-on trouver un traitement contre l'hyperphagie compulsive

without messing up the hunger-driven feeding

sans perturber la sensation de faim

that we need to survive?

dont on a besoin pour survivre ?

The first step is to understand

La première chose c'est de comprendre

how the brain gives rise to feeding behavior.

comment le cerveau envoie la sensation de faim.

This fully-fed mouse is just exploring a space

Cette souris rassasiée explore seulement l'espace

completely devoid of any food.

complètement dépourvu de nourriture.

Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,

On utilise l'optogénétique pour cibler des neurones dans l'hypothalamus,

sending messages down wires aimed at the midbrain.

en envoyant des messages au cerveau moyen à travers des connexions.

When I turn the light on, right here,

Quand j'allume la lumière, juste là,

you can see that the mouse immediately begins licking the floor.

on peut voir que la souris commence immédiatement à lécher le sol.

(Laughter)

(Rires)

This seemingly frenzied behavior

Ce comportement en apparence frénétique

is about to escalate into something I find really incredible.

est sur le point de se transformer en quelque chose que je trouve incroyable.

It's kind of trippy, actually.

C'est plutôt délirant, en fait.

Ready?

Prêt ?

It's right here.

C'est juste là.

See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,

Voyez, elle tient ses main comme si elle mangeait quelque chose,

but there's nothing there, he's not holding anything.

mais il n'y a rien, elle ne tient rien.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

Ce circuit est suffisant pour stimuler le comportement alimentaire

in the absence of hunger,

en l'absence de sensation de faim,

even in the absence of food.

et même en l'absence de nourriture.

I can't know for sure how this mouse is feeling,

Je ne peux pas savoir ce que cette souris ressent,

but I speculate these neurons drive craving

mais je suppose que ces neurones stimulent l'envie

based on the behaviors we elicit when we target this pathway.

basé sur le comportement que l'on provoque quand on cible ce chemin.

Turn the light back off --

On rallume la lumière --

animal's back to normal.

l'animal revient à la normal.

When we silence this pathway,

Quand on fait taire ce chemin,

we can suppress and reduce compulsive overeating

on peut contenir et réduire l'hyperphagie compulsive

without altering hunger-driven feeding.

sans altérer la sensation de faim.

What did you take away from these two videos

Que retenez-vous de ces deux vidéos

that I just showed you?

que je vous ai montrées ?

That making a very specific change to neural circuits in the brain

Que faire un changement très précis au niveau des circuits neuraux

can have specific changes to behavior.

peut résulter à un changement précis du comportement.

That every conscious experience that we have

Que chacune de nos expérience volontaires

is governed by cells in our brain.

est gouvernée par des cellules du cerveau.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

Je suis la fille d'un physicien et d'un biologiste,

who literally met on the boat coming to America

qui se sont rencontrés sur un bateau en venant en Amérique

in pursuit of an education.

à la recherche d'une éducation.

So naturally,

Alors naturellement,

since there was "no pressure" to be a scientist ...

comme je n'avais « pas la pression » de devenir une scientifique ...

(Laughter)

(Rires)

as a college student,

en tant qu'étudiante,

I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,

Je dû décider si je voulais me spécialiser en psychologie, l'étude de l'esprit,

or neuroscience, the study of the brain.

ou en neuroscience, l'étude du cerveau.

And I chose neuroscience,

Et j'ai choisi la neuroscience,

because I wanted to understand how the mind is born

parce que je voulais comprendre comment l'esprit se développe

out of biological tissue.

à partir de tissus biologiques.

But really, I've come full circle to do both.

En réalité, j'ai fini par faire les deux.

And now my research program

A présent mon programme de recherche

bridges the gap between the mind and the brain.

fait le lien entre l'esprit et le cerveau.

Research from my laboratory

Nos recherches

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

suggèrent que l'on peut faire le lien entre des circuits neuraux précis

to emotional states.

et certains états affectifs.

And we have found a number of circuits

On a trouvé quelques circuits

that control anxiety-related behavior,

qui contrôlent le comportement lié à l'anxiété,

compulsive overeating,

à l'hyperphagie compulsive,

social interaction, avoidance

aux interactions sociales, à la fuite

and many other types of motivated behaviors

et bien d'autres sortes de comportements

that may reflect internal emotional states.

qui peuvent refléter certains états affectifs internes.

We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.

On pensait que les régions cérébrales définissaient les rôles de l'esprit.

But my work shows that within a given brain region,

Mon travaille montre que dans une région précise,

there are many different neurons doing different things.

il y a beaucoup de neurones variés avec des rôles distincts.

And these functions are partly defined by the paths they take.

Ces fonction sont définies, en partie, par le chemin qu'ils empruntent.

Here's a metaphor to help illustrate

Voici une métaphore pour comprendre

how these discoveries change the way that we think about the brain.

comment ces découvertes changent la l'idée que l'on se fait du cerveau.

Let's say that the brain is analogous to the world

Comparons le cerveau au monde

and that neurons are analogous to people.

et les neurones aux humains.

And we want to understand how information is transmitted across the planet.

On veut comprendre comment sont transmises les informations à travers la planète.

Sure, it's useful to know

Bien sûr, c'est utile de savoir

where a given person is located when recording what they're saying.

où une personne se trouve quand on enregistre ce qu'elle dit.

But I would argue that it's equally important

Mais je soutiens que c'est aussi important

to know who this person is talking to,

de savoir à qui cette personne est en train de parler,

who is listening

qui est en train d'écouter

and how the people listening respond to the information that they receive.

et comment la personne qui écoute réagit aux l'informations qu'elle reçoit.

The current state of mental health treatment

Le traitement des maladies mentales actuel

is essentially a strategy of trial and error.

est essentiellement une stratégie d'essais et d’erreurs.

And it is not working.

Et ça ne fonctionne pas.

The development of new drug therapies for mental health disorders

L'évolution de nouvelles thérapies médicamenteuses pour les troubles mentaux

has hit a brick wall,

s'est heurtée à un mur,

with scarcely any real progress since the 1950s.

avec peu de réels progrès depuis les années 50.

So what does the future hold?

Qu'est-ce que l'avenir a en réserve ?

In the near future,

Dans le futur proche,

I expect to see a mental health treatment revolution,

je vois une révolution dans le traitement des maladies mentales,

where we focus on specific neural circuits in the brain.

où on se focalise sur des circuits neuraux précis dans le cerveau.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

Les diagnostics seront basés sur les symptômes comportementaux

and measurable brain activity.

et l'activité cérébrale mesurable.

Further in the future,

Plus loin dans le futur,

by combining our ability to make acute changes to the brain

en combinant notre capacité à faire des changements dans le cerveau

and get acute changes to behavior

et obtenir des changement du comportement

with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,

avec notre savoir en plasticité synaptique pour obtenir des changements permanents,

we could push the brain into a state of fixing itself

on pourrait pousser le cerveau à se réparer lui-même

by reprogramming neural circuits.

en reprogrammant des circuits neuraux.

Exposure therapy at the circuit level.

Une thérapie d'exposition au niveau des circuits.

Once we switch the brain into a state of self-healing,

Une fois qu'on fait passer le cerveau en mode auto-guérison,

this could potentially have long-lasting effects

on peut sans doute obtenir des effets de longue durée

with no side effects.

sans effets secondaires.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

J'imagine un futur où la reprogrammation des circuits neuraux

represents a potential cure, not just a treatment.

représente un remède potentiel et pas seulement un traitement.

OK, but what about right now?

OK, et maintenant ?

If from this very moment forward,

Si à partir de ce moment précis,

each and every one of you left this talk

chacun d'entre vous repart de cette conférence

and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,

en étant certain que l'esprit est issu entièrement de cellules de votre cerveau,

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

on pourrait se débarrasser d'emblée des images négatives et des stigmates

that prevent so many people

qui empêchent tant de gens

from getting the mental health support that they need.

d'accéder à l'aide dont ils ont besoin.

Mental health professionals,

En tant que professionnels de la santé mentale,

we're always thinking about what's the next new treatment.

on se demande toujours quel sera le prochain traitement.

But before we can apply new treatments,

Avant de pouvoir prescrire de nouveaux traitements,

we need people to feel comfortable seeking them.

Les gens doivent se sentir à l'aise d'en faire la demande.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

Imaginez comment on pourrait réduire le taux de suicides,

and school shootings

les fusillades dans les écoles,

if everyone who needed mental health support actually got it.

si ceux qui ont besoin d'un soutien mental y avaient accès.

When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,

Quand on comprendra vraiment comment l'esprit vient du cerveau,

we will improve the lives of everyone

on améliorera les vies de tous ceux

who will have a mental illness in their lifetime --

qui souffriront d'une maladie mentale dans leur vie --

half the population --

la moitié de la population --

as well as everyone else with whom they share the world.

et les vies de ceux avec qui ils partagent le monde.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)