Une nouvelle étude de l’Université de l’Iowa conteste l’idée que la matière grise (les neurones qui forment le cortex cérébral) est plus importante que la substance blanche (les axones recouverts de myéline qui connectent physiquement les régions neuronales) en ce qui concerne la santé et la fonction cognitives. Les résultats peuvent aider les neurologues à mieux prédire les effets à long terme des accidents vasculaires cérébraux et d’autres formes de lésions cérébrales traumatiques.
L’aspect le plus inattendu de nos découvertes était que les dommages causés aux centres de matière grise du cerveau qui sont vraiment interconnectés avec d’autres régions ne nous en disent pas vraiment beaucoup sur les résultats des tests cognitifs après des lésions cérébrales. D’un autre côté, les personnes avec des dommages aux connexions de matière blanche les plus denses ont fait bien pire sur ces tests. Ceci est important car les scientifiques et les cliniciens se concentrent souvent presque exclusivement sur le rôle de la matière grise. Cette étude rappelle que les connexions entre les régions du cerveau peuvent avoir autant d’importance que ces régions elles-mêmes, sinon plus. «
Justin Reber, PhD, chercheur postdoctoral UI en psychologie et premier auteur de l’étude
La nouvelle étude, publiée dans PNAS, analyse les scintigraphies cérébrales et les tests des fonctions cognitives de plus de 500 personnes présentant des zones localisées de lésions cérébrales causées par des accidents vasculaires cérébraux ou d’autres formes de lésions cérébrales. En examinant l’emplacement des lésions cérébrales, également connues sous le nom de lésions, l’équipe d’interface utilisateur dirigée par Reber et Aaron Boes, MD, PhD, a mis en corrélation le niveau de connectivité des zones endommagées avec le niveau de handicap cognitif du patient. Les résultats suggèrent que les dommages causés aux régions hautement connectées de la substance blanche sont plus prédictifs des troubles cognitifs que les dommages causés aux centres de matière grise hautement connectés.
Concentrateurs réseau et fonction cérébrale
La recherche sur la cognition se concentre souvent sur les réseaux dans le cerveau et sur la façon dont différentes configurations de réseau contribuent à différents aspects de la cognition. Divers modèles mathématiques ont été développés pour mesurer la connectivité des réseaux et pour identifier les hubs, ou régions cérébrales hautement connectées, qui semblent être importants dans la coordination du traitement dans les réseaux cérébraux.
L’équipe de l’interface utilisateur a utilisé ces modèles mathématiques bien acceptés pour identifier l’emplacement des centres dans la matière grise et blanche à partir de l’imagerie cérébrale d’individus normaux en bonne santé. Les chercheurs ont ensuite utilisé des scanners cérébraux de patients atteints de lésions cérébrales pour trouver des cas où les zones de dommages coïncidaient avec les moyeux. En utilisant les données de plusieurs tests cognitifs pour ces patients, ils ont également pu mesurer l’effet des dommages causés au moyeu sur les résultats cognitifs. Étonnamment, les dommages causés aux centres de matière grise hautement connectés n’avaient pas de lien étroit avec de mauvais résultats cognitifs. En revanche, les dommages aux noyaux de matière blanche denses étaient fortement liés à une altération de la cognition.
«Le cerveau n’est pas une toile vierge où toutes les régions sont équivalentes; une petite lésion dans une région du cerveau peut avoir un impact très minime sur la cognition, alors qu’une autre peut avoir un impact énorme. Ces résultats pourraient nous aider à mieux prévoir, basé sur l’emplacement des dommages, quels patients sont à risque de troubles cognitifs après un accident vasculaire cérébral ou une autre lésion cérébrale », explique Boes, professeur UI de pédiatrie, de neurologie et de psychiatrie et membre de l’Iowa Neuroscience Institute. « Il est préférable de connaître ces choses à l’avance car cela donne aux patients et aux membres de leur famille un pronostic plus réaliste et aide à cibler la réadaptation plus efficacement. »
Le registre de l’interface utilisateur est une ressource unique pour les neuroscientifiques
Surtout, les nouvelles découvertes étaient basées sur les données de plus de 500 patients individuels, ce qui est un grand nombre par rapport aux études précédentes et suggère que les résultats sont robustes. Les données provenaient de deux registres; un de l’Université de Washington à Saint-Louis, qui a fourni des données de 102 patients, et le registre neurologique de l’Iowa basé à l’UI, qui a fourni des données de 402 patients. Le registre de l’Iowa a plus de 40 ans et est l’un des registres de patients les mieux caractérisés au monde, avec près de 1000 sujets avec une cognition bien caractérisée dérivée d’heures de tests neuropsychologiques sur papier et crayon et une imagerie cérébrale détaillée pour cartographier les lésions cérébrales. Le registre est dirigé par Daniel Tranel, PhD, professeur UI de neurologie et l’un des auteurs de l’étude.
Reber note que l’étude illustre également la valeur de travailler avec des patients cliniques ainsi qu’avec des individus en bonne santé en termes de compréhension des relations entre la structure et la fonction cérébrales.
«Il existe de nombreuses recherches vraiment excellentes utilisant l’imagerie cérébrale fonctionnelle avec des participants en bonne santé ou des simulations informatiques qui nous indiquent que ces centres de matière grise sont essentiels au fonctionnement du cerveau et que vous pouvez les utiliser pour prédire les performances des personnes en bonne santé. tests cognitifs. Mais quand on regarde comment les accidents vasculaires cérébraux et autres lésions cérébrales affectent réellement les gens, il s’avère que vous pouvez prédire beaucoup plus de dommages à la substance blanche », dit-il. «La recherche avec des personnes qui ont survécu à un AVC ou à d’autres lésions cérébrales est désordonnée, compliquée et absolument essentielle, car elle établit un pont entre la théorie scientifique de base et la pratique clinique, et elle peut améliorer les deux.
Je ne saurais trop souligner à quel point nous sommes reconnaissants que ces patients aient donné de leur temps pour nous aider; sans eux, de nombreuses recherches importantes seraient impossibles », ajoute-t-il.
La source:
Soins de santé de l’Université de l’Iowa
Référence du journal:
Reber, J., et coll. (2021) La déficience cognitive après des lésions cérébrales focales est mieux prédite par les dommages aux concentrateurs de réseau structurels que fonctionnels. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2018784118.
