Des scientifiques dessinent une nouvelle carte du cerveau

Des chercheurs américains (neurologues, ingénieurs, spécialistes en informatiques) ont établi une nouvelle cartographie du cerveau humain, avec un degré de précision inédit, en identifiant 97 nouvelles régions cérébrales.

Ce sont ainsi pas moins de 180 régions distinctes du manteau extérieur (le cortex), qui ont désormais été cartographiées – soit plus du double de celles connues jusqu’ici. Ainsi, avant cette étude, les neurologues n’avaient identifié que 83 régions cérébrales… ces identifications remontant à 1909, et aux travaux du neurologue allemand Korbinian Brodmann

Scans IRM et Machine Learning

Pour réaliser leur prouesse, les chercheurs ont analysé des données issues de scans IRM du cerveau de 210 personnes, recueillies dans le cadre du projet “Human Connectome”, qui consiste à cartographier les connexions cérébrales de milliers de volontaires, afin de dresser un inventaire complet des connexions du cerveau.

Un logiciel et des algorithmes de Machine Learning ont permis aux scientifiques américains, non seulement d’identifier de nouvelle zones, mais aussi de générer des cartographies individuelles, afin de comparer les zones étudiées au sein du groupe de 210 personnes, lors de la réalisation de tâches précises (notamment cognitives), permettant d’activer différentes régions corticales.

« La situation est comparable à l’astronomie où les télescopes basés sur terre produisaient des images floues du ciel, avant l’arrivée d’optiques adaptatives et de télescopes spatiaux », selon Matthew Glasser, neuroscientifique à l’Université Washington de Saint-Louis, directeur de l’équipe de recherche.

Sur la nouvelle cartographie obtenue, différentes aires du cerveau sont associées à un code couleur : le bleu correspond à la vision, le rouge correspond à l’audition, le vert correspond aux capacités motrices et sensorielles. Et déjà, des observations peuvent être faites. “Il n’y a pas de frontière nette entre ce qui apparaît en bleu et ce qui apparaît en vert. On observe plutôt des transitions graduelles, ce qui indique qu’il existe un entremêlement et une coordination entre différentes modalités sensorielles et différents domaines cognitifs”, remarque ainsi David Van Essen, membre de l’équipe de chercheurs, dans Vice.

Pas un “Google Maps du cerveau”

Pour David Van Essen, qui a publié ses travaux dans la revue Nature, ce travail de cartographie est analogue à celui effectué avec les cartes de la planète Terre. Ainsi, les plis du cerveau peuvent être comparés à la topologie terrestre, et les zones identifiées dans la carte seraient comparables aux “subdivisions politiques à la surface de notre planète” – elles ne sont pas, indique le scientifique, “basées sur les plis du cortex en soi”, mais sur la communication, les interactions, et “les connexions complexes entre les milliards de neurones qui composent le cortex cérébral”.

Selon David Van Essen, “ces travaux seront utiles à tous”, constituant une grande avancée dans le domaine neurologique et médical. Pour les neuroscientifiques, la nouvelle “carte” du cerveau dessinée devrait ainsi constituer un outil précieux pour repérer et identifier les zones du cerveau, dans les domaines de la chirurgie du cerveau et de la neuropathologie notamment. Pour Bruce Cuthbert, directeur de l’Institut américain de la santé mentale, qui a cofinancé les recherches, “ces nouvelles connaissances devraient aussi permettre d’expliquer comment notre cortex a évolué et le rôle de certaines zones”.

Mais les chercheurs nuancent vite la portée de leur cartographie du cerveau, loin d’être complète – reconnaissance la présence de zones encore inconnus dans notre crâne. “Notre ambition est de mettre au point les meilleures cartes possibles, mais nous devons rester honnêtes : avec nos connaissances actuelles, il ne s’agit en aucun cas d’une Google Map du cerveau”, indique David Van Essen à Vice. Ainsi, selon lui, “nous sommes encore loin de pouvoir explorer le cortex cérébral jusqu’au niveau des neurones individuels.”

Par Fabien Soyez