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Bigbrain@GuruMeditation

Un groupe international de chercheurs en neurosciences ont tranché, imagée et analysé le cerveau d’une femme de 65 ans, pour créer la carte la plus détaillée de l’intégralité d’un cerveau humain. Appelée “BigBrain”, elle indique l’organisation des neurones avec une précision microscopique et elle pourrait aider à clarifier ou même redéfinir la structure des régions du cerveau obtenues par des décennies d’études anatomiques.

Ce nouvel ensemble amélioré de repères anatomiques pourrait permettre aux chercheurs de fusionner plus précisément différents types de données, comme l’expression des gènes, la neuroanatomie et l’activité neuronale, sur ​​des régions spécifiques du cerveau.

Le cerveau est constitué d’un réseau hétérogène de neurones de différentes tailles et formes, empaquetés plus ou moins densément dans différentes zones. Le projet Bigbrain révèle les variations dans la distribution des neurones dans les couches du cortex cérébral et dans les régions du cerveau, des différences qui sont censées se rapporter à des unités fonctionnelles distinctes.

L’atlas a été réalisé grâce à la compilation de 7400 des tranches de ce cerveau conservé dans de la paraffine, chacune plus fine qu’un cheveu humain (20-microns). Il a fallu 1000 heures pour les imager à l’aide d’un scanner à plat, générant ainsi 1 milliard de milliards d’octets de données. En utilisant ces données, les chercheurs ont alors reconstruit le modèle 3D en haute résolution du cerveau sur un ordinateur. Chaque tranche a dû être soigneusement alignée et reconstruite.

Bigbrain@GuruMeditation

Des supercalculateurs au Canada et en Allemagne ont pris des années à reconstruire le volume tridimensionnel à partir des images, tout en corrigeant les imperfections de ces feuilles individuelles de tissus.

Les nouvelles images montrent les fins détails de la microstructure du cerveau jusqu’’au niveau cellulaire. C’est un atlas neurologique pour les petites données de circuits cellulaires, ou d’une seule couche ou des sous-couches du cortex cérébral.

En utilisant cette carte, les scientifiques espèrent faire d’importante découverte sur les fondements neurologiques de la cognition, de la langue, des émotions et d’autres processus. Elle les aidera à étudier les maladies neurodégénératives. Ils la compareront aux données des scanners IRMf du cerveau et ils seront en mesure de produire un modèle du cerveau avec une résolution d’un micron pour capturer les détails de la morphologie d’une simple cellule.

Le 3e aspect est particulièrement important. Le cortex cérébral humain est très replié sur lui-même, rendant difficile de déterminer l’épaisseur et d’autres dimensions avec les techniques d’analyse standard. De plus, l’épaisseur du cortex change complètement au cours d’une vie et il est aussi affecté par le processus de vieillissement, en incluant ceux liés à la maladie d’Alzheimer. La nouvelle technique surmonte ces restrictions, en permettant aux scientifiques de comprendre la structure de différentes régions fonctionnelles, en incluant le cortex moteur et les régions importantes pour l’apprentissage et la mémoire.

Mais cette carte extrêmement détaillée du cerveau ne signifie pas que nous serons en mesure de la comprendre. Elle va certainement aider, mais les neuroscientifiques devront toujours consulter d’autres spécialistes et chercheurs en sciences cognitives, pour pouvoir acquérir une compréhension complète de l’esprit humain.

Les chercheurs ont l’intention de simuler l’ensemble du cerveau humain, du niveau moléculaire à l’interaction des régions de l’ensemble du cerveau, sur un supercalculateur dans dix ans.

La technique pourrait également rejoindre les précurseurs du téléchargement ou de la duplication d’un cerveau humain existant vers un substrat séparé. Cette dernière invention est encore à l’état d’idée révolutionnaire, mais c’est sans doute un signe des évènements futuristes à venir.

Une vidéo produite par les chercheurs du projet BigBrain :
 

Les chercheurs décrivent leurs résultats cette semaine dans Science : BigBrain: An Ultrahigh-Resolution 3D Human Brain Model.

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