Cette cartographie d’un fragment de tissu cérébral a une précision inédite

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Crédits : Nature 629, 739-740 (2024)

Dernièrement, des chercheurs de l’Université d’Harvard et du géant Google ont collaboré sur un projet de cartographie du cerveau humain. Et si les scientifiques ont seulement cartographié un fragment de tissu cérébral, la précision atteinte est inégalée à ce jour. Que peuvent apporter ces travaux ?

Des configurations de connexions neuronales inédites

En 2023, les National Institutes of Health (NIH) aux États-Unis avaient finalisé la carte du cerveau humain la plus détaillée jamais réalisée. En effet, elle contient pas moins de 3 300 types de cellules. Toutefois, des équipes de l’Université d’Harvard et de Google ont dévoilé une carte tridimensionnelle extrêmement détaillée d’un millimètre cube (mm³) du cortex cérébral. Ces travaux ont été présentés dans un article paru dans la revue Nature le 9 mai 2024.

Rappelons que le cortex cérébral n’est autre que la couche externe du cerveau qui joue un rôle essentiel dans diverses fonctions telles que la pensée, la mémoire, la prise de décision et la perception. La carte des chercheurs américains donne notamment un aperçu inédit des neurones et de leurs connexions.

Pour les auteurs, ces travaux pourraient ouvrir la voie vers une meilleure compréhension du fonctionnement du cerveau humain. Il faut dire que la carte en question dévoile des configurations de connexions neuronales jamais observées auparavant, jusqu’à cinquante liaisons avec d’autres cellules nerveuses.

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Crédits : Nature 629, 739-740 (2024)

Mieux connaître les structures du cortex cérébral

Les chercheurs ont utilisé un fragment de tissu cérébral étudié provenant du cortex d’une femme de 45 ans atteinte d’épilepsie, un échantillon ensuite découpé en près de 5 000 tranches ultrafines, d’une épaisseur de 34 nanomètres. Les auteurs ont observé le fragment au moyen de la microscopie électronique par balayage à faisceau d’ions focalisé (FIB-SEM) et ont reconstitué le volume du fragment en 3D à l’aide d’une intelligence artificielle.

Le fait que le fragment provienne du cortex cérébral d’une patiente épileptique n’est pas un hasard. En effet, cette zone est particulièrement impliquée dans la survenue des crises. Ainsi, l’étude des structures du cortex pourrait apporter des éléments nouveaux en ce qui concerne les rouages de la maladie.

Enfin, les chercheurs pensent qu’il existe peut-être des mécanismes de communication et de traitement de l’information plus sophistiqués que ce que la science pensait. Cette hypothèse provient du fait que l’échantillon a révélé la présence de neurones dont les dendrites (des extensions permettant de communiquer) formaient des nœuds ultra-complexes. Outre la recherche portant sur diverses maladies, cette découverte pourrait remettre en question les modèles actuels de réseaux neuronaux.