Jiahe Zhang, PhD, du département de psychiatrie du Mass General Brigham, est l'auteur principal de l'article publié dans Neurosciences naturelles« Cartographie corticale et sous-corticale du système allostatique-intéroceptif humain à l'aide de l'IRMf 7 Tesla. »
Lisa Feldman Barrett, PhD, et Marta Bianciardi, PhD, du Département de radiologie du Mass General Brigham sont co-auteurs principaux. Barrett est également affilié au département de psychiatrie du Mass General Brigham.
Q : Comment résumeriez-vous votre étude pour un public profane ?
À l’aide d’une technologie d’imagerie à ultra haute résolution appelée IRM fonctionnelle (IRMf) à 7 Tesla sur des participants humains, nous avons cartographié la façon dont différentes parties du cerveau fonctionnent ensemble. Plus précisément, nous avons découvert un réseau unifié, ou groupe de régions cérébrales, qui prend en charge à la fois la régulation corporelle (allostasie) et la détection interne (intéroception).
Q : Quelle lacune en matière de connaissances votre étude contribue-t-elle à combler ?
Des études antérieures sur des modèles animaux et humains ont souligné l'existence d'un système distribué dans le cerveau qui l'aide à anticiper et à se préparer aux besoins énergétiques du corps – un processus appelé allostasie – ainsi qu'à surveiller les conditions sensorielles à l'intérieur du corps, connues sous le nom d'intéroception. Ici, nous avons utilisé l’IRMf 7 Tesla pour mesurer la façon dont les signaux dans le cerveau fluctuent de manière synchronisée au fil du temps, formant ainsi un réseau de régions qui travaillent de concert pour coordonner les actions.
Dans une étude antérieure utilisant l'IRMf 3 Tesla, l'équipe de Barrett a cartographié un réseau prenant en charge l'allostasie et l'intéroception dans le cerveau humain, mais la résolution spatiale et la sensibilité relativement limitées de la technologie 3 Tesla ont rendu difficile la capture complète des structures plus petites du système dans le tronc cérébral, qui sont connues pour jouer un rôle clé dans ces processus.
Q : Quelles méthodes ou approches avez-vous utilisées ?
Pour relever ces défis, nous avons utilisé le scanner IRM 7 Tesla du centre d'imagerie biomédicale Athinoula A. Martinos de l'hôpital général de masse, nous permettant de voir de petites régions du cerveau avec une bien plus grande précision. Les participants ont été scannés « au repos » afin que l’activité cérébrale observée reflète davantage l’allostasie et l’intéroception spontanées que les réponses à des stimuli externes.
Nous avons également utilisé une carte récemment validée des zones profondes du cerveau, développée par l'équipe de Bianciardi, créée à l'aide d'analyses cérébrales d'êtres humains vivants. Cet atlas in vivo, Brainstem Navigator, cartographie les régions impliquées dans la régulation des systèmes autonome, immunitaire et endocrinien.
Notre approche analytique a été guidée par des décennies de recherche fondamentale qui ont identifié deux voies cérébrales principales chez les mammifères : un ensemble de voies (allostatiques) qui envoie des signaux du cerveau pour contrôler les organes du corps, et l'autre ensemble (intéroceptif) qui envoie des signaux du corps au cerveau, l'informant de ce qui se passe à l'intérieur de nous.
Q : Qu’avez-vous trouvé ?
Nos résultats reproduisent et élargissent nos précédents travaux à 3 Tesla, confirmant presque toutes les connexions directes identifiées chez les mammifères non humains : 100 % de celles entre les zones corticales et 96 % de celles reliant les zones sous-corticales à la fois aux zones corticales et aux autres zones sous-corticales. Comme nous nous y attendions, nous avons découvert des connexions bidirectionnelles entre les zones du cerveau qui aident à gérer les besoins du corps (comme le cortex cingulaire antérieur) et les zones qui détectent ce qui se passe à l'intérieur du corps (comme l'insula postérieure). Cela signifie que ces régions communiquent entre elles, aidant ainsi le cerveau à prédire et à réguler ce dont le corps a besoin.
Q : Quelles sont les implications ?
De plus en plus de preuves suggèrent que l'un des rôles centraux du cerveau est d'anticiper et de répondre aux besoins énergétiques du corps. Nos résultats placent la surveillance et la régulation des besoins du corps au cœur fonctionnel du cerveau humain, démontrant le lien étroit entre la santé mentale et physique.
Cela concorde avec les recherches émergentes sur les troubles psychiatriques et neurologiques, qui montrent qu’une communication cerveau-corps altérée est un facteur important contribuant aux maladies mentales et physiques.
Q : Quelles sont les prochaines étapes ?
Les travaux futurs se concentreront sur la liaison de ce système allostatique-intéroceptif à d’autres tâches, notamment la prise de décision et la cognition, et sur l’identification d’autres connexions entre les régions cérébrales d’intérêt.
