L’hologramme donne vie aux autoroutes complexes du cerveau

L'hologramme utilise la tractographie pour représenter de petites voies dans le cerveau et étudier comment les neurones transmettent l'information..

Traduction par Sarah de "Hologram brings brain’s complex highways to life" de Marcus A. Banks / 29 Janvier 2020

Lumières, action : un nouvel hologramme montre de quelle manière les neurones communiquent sur de longues distances. © Spectrum News Lumières, action : un nouvel hologramme montre de quelle manière les neurones communiquent sur de longues distances. © Spectrum News

Les bio-ingénieurs et les neuro-anatomistes ont collaboré pour créer une représentation holographique des moyens par lesquels l’information voyage dans le cerveau. Il sera possible d’utiliser cette technologie pour étudier des troubles tels que l’autisme. (1)

Les neurones transmettent l’information par de longues projections appelées axones. Mais on connaît peu les chemins empruntés par ces fibres.

Les chercheurs se sont centrés sur les axones dans une zone cérébrale du nom de subthalamus, une zone souvent ciblée pour la thérapie de stimulation cérébrale profonde. Mieux comprendre de quelle façon les axones se déplacent dans cette zone peut nous aider à améliorer l’efficacité de la stimulation cérébrale profonde pour le traitement de la maladie de Parkinson, suivant leur avis.

Cette technique standard pour comprendre de quelle manière les axones transportent l’information, appelée tractographie, fabrique des modèles 3D pour représenter les voies empruntées par les axones. La tractographie s’appuie sur des scans d’imagerie à résonance magnétique pour produire des simulations en 3D, qu’on nomme tractogrammes.

La tractographie est efficace pour visualiser des voies larges, comme celles que l’on trouve dans le corps calleux, un amas de fibres nerveuses impliqué dans l’autisme. Il est moins apte à représenter de plus petites voies, comme celles qui sont dans le subthalamus, lesquelles s’emmêlent souvent.

Ces restrictions ont poussé les chercheurs à explorer les « rendus » holographiques.

Holographic brain © Spectrum

L’hologramme intègre des données provenant des 168 tractogrammes créés par le projet Human Connectome, avec des représentations anatomiques du thalamus et des ganglions de la base (une autre zone cérébrale). Il offre des représentations colorées de ces voies, exposées horizontalement ou verticalement. Il est possible pour les chercheurs de choisir de mettre en lumière une ou plusieurs voies, au moment où ils veulent.

L’hologramme est de taille assez grande pour que de nombreuses personnes dans la même pièce puissent interagir avec lui de manière simultanée. Et les voies représentées sont plus précises que celles qui s’appuient seulement sur la tractographie.

Pour valider cette démarche, les chercheurs proposent de le tester, pour voir si elle parvient à reproduire les voies des axones chez le macaque, lesquelles sont mieux comprises que celles des hommes. Si la méthode réussit à ce test, selon eux, elle pourrait être employée dans l’éducation médicale et la chirurgie.

Références :

  1. Petersen M.V. et al. Neuron 104, 1056-1064 (2019) PubMed

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