Une carte du cerveau humain à Lausanne
Des chercheurs suisses et américains ont réussi à dessiner la première carte en haute résolution des connexions entre les fibres les plus importantes du cerveau humain.
La réussite des chercheurs du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV), de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), de l’Université d’Indiana et de la Harvard Medical School comble une importante lacune dans nos connaissances sur le cerveau.
Avec cette carte des connexions dans le cortex cérébral, le fonctionnement de la couche extérieure du cerveau responsable d’activités telles que le raisonnement et la planification est désormais un peu dévoilé.
Les chercheurs ont «combiné une technique de pointe d’imagerie cérébrale par résonance magnétique (IRM) et des méthodes de traitement de l’image et d’analyses mathématiques empruntées au domaine des mathématiques», explique le CHUV dans un communiqué.
Non-invasive, la technique a été utilisée sur cinq personnes en bonne santé et volontaires.
Les chercheurs ont réussi à déterminer la densité et l’orientation des connections dans le cerveau. Après avoir analysé les images par ordinateur, ils ont pu voir où l’activité du cortex était la plus intense.
«Jusqu’ici, les cartes du cerveau provenaient d’informations récoltées post mortem et transmises depuis des siècles», a expliqué à swissinfo le principal auteur de la recherche Patric Hagmann, médecin assistant au Service de radiodiagnostic et radiologie interventionnelle du CHUV. «Mais nous n’avions aucune information sur la connectivité des sujets vivants.»
De plus, la plupart de ce que l’on savait jusqu’ici sur les connexions neuronales provenait d’études sur les animaux.
Zone de transit
Grâce à leur recherche, publiée dans le journal en ligne et en accès libre «PLoS Biology», les scientifiques ont découvert une zone centrale, un agrégat de connexions particulièrement denses, ou «noyau de la connectivité cérébrale», à travers laquelle la plupart des activités transitent.
Selon les connaissances actuelles, cette zone s’active en cas de pensées vagabondes ou de réflexions sur soi-même.
«Il y a une corrélation étroite entre l’organisation structurelle du cerveau et son comportement fonctionnel», précise Olaf Sporns, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Indiana University. «Si nous savons comment le cerveau est connecté, nous saurons aussi ce qu’il va faire.»
Circuit électrique
Un groupe de spécialistes pourrait comprendre les découvertes des chercheurs plus vite que les autres: les électriciens. «C’est comme le diagramme d’un circuit électrique», selon Patric Hagmann.
Les études sur les fonctions du cerveau existent en grande quantité. «Mais jusqu’ici nous n’étions pas capables d’en étudier les connexions», ajoute le Genevois.
Les études menées grâce à l’IRM avaient déjà permis d’identifier les pics d’activité neuronale pendant des processus de décision par exemple. Mais elles ne fournissaient pratiquement aucune information sur le travail de réseau effectué par le cerveau en amont.
Les chercheurs estiment que leur diagramme est un premier pas «vers une simulation du fonctionnement cérébral à large échelle», écrit le CHUV.
Les cartes à venir
Patric Hagmann et Olaf Sporns souhaitent cartographier les connexions de cerveaux en développement et de cerveaux en train de vieillir. Les cerveaux de personnes malades ou blessées seraient aussi riches d’enseignements, selon eux.
De nombreuses maladies sont provoquées par de multiples et subtiles altérations dans le cerveau. L’accumulation de ces dégâts peut avoir des effets dévastateurs, comme dans le cas de la maladie d’Alzheimer ou de la schizophrénie.
«De petites altérations n’ont pas d’effet, mais si elles se produisent dans des endroits sensibles du cerveau de manière répétée, des symptômes peuvent apparaître», explique Patric Hagmann.
«Ces pathologies seront au centre des études à venir car nous avons besoin de cartes complètes du cerveau pour comprendre l’effet de la déconnexion sur le fonctionnement global du cerveau.»
swissinfo, Scott Capper
(Traduction de l’anglais: Ariane Gigon)
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique médicale permettant l’étude de certains tissus de l’organisme en faisant entrer en résonance les noyaux atomiques identiques par radiofréquence.
Le signal émis est manipulé pour qu’il reconstruise l’image de la partie du corps étudiée.
Elle est utile pour l’imagerie neurologique, musculaire, cardiovasculaire et pour détecter des tumeurs.
L’IRM de diffusion utilise les propriétés des molécules d’eau dans le corps. Celles-ci ont tendance à circuler le long de l’axe des fibres nerveuses, permettant de connaître leur orientation.
L’IRM fonctionnelle mesure les flux sanguins pour déterminer si une zone du cerveau est active. Mais elle ne permet pas de visualiser les connexions nécessaires à cette activité.
La Suisse consacre au moins 630 millions de francs par année à la recherche sur les maladies psychiatriques et neurologiques. C’est ce qui ressort d’une étude publiée début juillet par l’Université de Zurich.
Mais c’est l’industrie privée qui finance la majorité des travaux (98%).
Les dons fournissent une somme équivalente à 86 francs par habitant aux recherches sur les maladies du cerveau. Cette moyenne est de 14 francs par personne en Europe.
Selon l’Université de Zurich, la recherche sur les maladies psychiatriques est sous-dotée. Elle perçoit un tiers de tous les ressources, alors que ces affections provoquent deux tiers des coûts associés aux maladies du cerveau.
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