Une étude réalisée sur 40 ans et analysant plus de 16.000 connexions neuronales a permis de fournir une cartographie précise du cortex cérébral.

Des chercheurs américains ont découvert que le cerveau d'un rat présente des réseaux de neurones similaires à ceux du web. © Holly Wilder / University of Southern California
Des chercheurs américains ont découvert que le cerveau d’un rat présente des réseaux de neurones similaires à ceux du web. © Holly Wilder / University of Southern California

DÉCOUVERTE. Pendant des années, les neuroscientifiques se sont mis à la recherche d’indices sur le fonctionnement du cerveau grâce à sa structure, notamment le rôle des lobes et les circonvolutions. Plus récemment, ils se sont intéressés à la manière dont les neurones sont connectés entre eux, grâce à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).

Un « mini-Internet » dans le cerveau

Selon une nouvelle étude réalisée sur des cerveaux de rats, les réseaux neuronaux sont proches d’un autre réseau qui nous est familier.

« Le cortex cérébral de la souris est comme un mini-Internet, conclut l’équipe de Larry Swanson, professeur à l’Université de Californie du Sud, dans une étude qui vient d’être publiée dans PNAS.

Le web comporte d’innombrables réseaux locaux qui sont reliés à des réseaux régionaux, qui eux-mêmes sont connectés à l’épine dorsale. Le cerveau fonctionne de manière similaire », a déclaré le chercheur dans un communiqué.

En effet, comme le montre l’illustration ci-dessous, le cortex cérébral d’un rat est composé de quatre réseaux : deux réseaux locaux (en bleu et rouge) constituent la « partie interne » du cortex cérébral du rat : l’un coordonne la vision et l’apprentissage, l’autre la fonction musculaire et d’autres organes. Un autre réseau, plus important (en vert) gère l’odorat. Enfin, un dernier (en jaune) assemble et donne un sens à l’ensemble des informations provenant des trois autres réseaux.

Une cartographie des connexions neuronales du cortex cérébral et obtenue à partir de 1.923 souris. © Mihail Bota / PNAS

« Cette cartographie met en évidence le fait que certains flux d’information sont génétiquement « câblés » dans le cerveau, explique Larry Swanson. Les données étaient déjà là ; il fallait juste les compiler dans un format exploitable. »

En effet, le chercheur a créé une base de données de plus de 16.000 connexions neuronales (provenant de 1.923 cerveaux de souris), dont il évalue à la fois la force de la connexion et la fiabilité de la méthodologie utilisée pour le découvrir. Le processus a pris plus de 4.000 heures pour regrouper l’ensemble des données, disponibles en libre accès.

Des « hubs » impliqués dans des maladies neurodégénératives et des crises d’épilepsie

L’équipe de chercheurs a ensuite identifié les réseaux locaux, et a découvert des « hubs » – des centres fortement interconnectés et cruciaux pour relier les réseaux locaux ensemble. Des recherches antérieures ont montré que les régions identifiées par l’équipe comme des « hubs » peuvent être, lorsqu’elles sont endommagées, à l’origine de maladies neurodégénératives et de crises d’épilepsie.

HUMAIN. Les chercheurs se sont essentiellement appuyés sur des études de cerveaux de rats, tout simplement car le milieu scientifique dispose d’une quantité remarquable de données chez cet animal. Dans l’avenir, Larry Swanson espère être en mesure d’élargir cette cartographie à l’ensemble du système nerveux. Ainsi, elle pourrait créer un lien entre l’étude du cerveau de rats et celle du cerveau humain.

« Avoir une cartographie du cerveau de rat permet de faire circuler les connaissances entre les études humaines et animales, précise le chercheur. Cela nous permettra de vérifier si les découvertes faites chez l’animal sont susceptibles d’être appliquées chez l’homme », conclut-il.

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