Des scanners cérébraux révèlent quelle couche du cortex communique avec quelle autre
La couche externe du cerveau ressemble à un immeuble de six étages, chacun ayant ses propres fonctions. Pour la première fois, des chercheurs ont cartographié, sur l'ensemble du cerveau, quels étages sont connectés entre eux, sans que le signal soit déformé par les vaisseaux sanguins.
L'IRM fonctionnelle, la technique qui permet d'observer le cerveau en action, souffre d'un défaut persistant. Elle ne mesure pas directement l'activité neuronale : elle capte l'afflux de sang qui en résulte. Ce sang remonte par des veines traversant le cortex, ce qui brouille le signal. Une activité survenant en profondeur semble alors provenir de la surface. Pour qui cherche à étudier les couches corticales individuelles, c'est un problème de fond.
Une étude publiée dans eLife décrit une technique qui supprime cet artefact de drainage. En combinant une séquence d'imagerie sub-millimétrique modifiée et une étape de correction mathématique, les chercheurs ont filtré la contribution de ces veines de drainage. Le résultat est la première carte cérébrale complète de la connectivité fonctionnelle par couche, montrant quelle couche d'une région cérébrale envoie des signaux à quelle couche d'une autre région.
Pourquoi ces couches comptent pour le vieillissement et la maladie
Le cortex cérébral humain comprend six couches, chacune dotée de rôles distincts. Les couches superficielles gèrent les signaux ascendants, c'est-à-dire l'information qui transite d'une zone à l'autre lors de la perception et de la cognition. Les couches profondes transportent les signaux descendants : ils comparent les informations reçues aux prédictions du cerveau. Cette architecture bidirectionnelle est au cœur de la façon dont le cerveau voit, entend, mémorise et anticipe.
Dans des pathologies comme la schizophrénie, l'autisme et la maladie d'Alzheimer, cet équilibre entre signaux ascendants et descendants semble perturbé. Faute d'outils capables de mesurer l'activité couche par couche chez des personnes vivantes, les données restaient largement indirectes. La nouvelle méthode ouvre la voie à des tests permettant de vérifier si ces couches communiquent réellement différemment en cas de maladie, et si l'équilibre se modifie de façon mesurable avec l'âge.
Un socle de recherche, pas encore un outil clinique
La technique est exigeante. L'IRM sub-millimétrique nécessite des scanners puissants, de longues séances d'examen et un traitement informatique considérable. Les hôpitaux ne l'adopteront pas dans l'immédiat. Mais en tant qu'outil de recherche, elle représente un changement significatif. Une grande partie de ce que les neurosciences croyaient savoir sur la connectivité cérébrale reposait sur des mesures qui fondaient les couches les unes dans les autres. Cette limitation est désormais surmontable.
Si cette carte plus fine de la connectivité cérébrale permettra d'apporter de véritables nouvelles connaissances sur les maladies neurodégénératives ou le vieillissement cognitif, c'est encore une question ouverte.