« Des processus complexes se déroulent dans le cerveau lorsque nous dormons », explique le Dr Karolina Armonaitė, neuroscientifique de l'Université de technologie de Kaunas, en Lituanie. Selon elle, une compréhension plus précise de ce qui se passe dans différentes zones du cortex cérébral pendant le sommeil peut aider à diagnostiquer plus précisément les troubles du sommeil et les maladies neurologiques.
« La schizophrénie, par exemple, se caractérise par une synchronisation perturbée entre différents domaines, tandis que la maladie d'Alzheimer commence souvent par des changements fonctionnels très subtils dans une zone du cortex, avant même que les symptômes ne deviennent apparents », explique Armonaitė, expliquant l'importance de la recherche visant à différencier les zones fonctionnelles du Cortex.
Le cortex fonctionnel du cortex a fait l'objet de recherches d'Armonaitė lors de ses études de doctorat à l'Université d'UNINETTUNO en Italie.
« Le cortex cérébral n'est pas homogène, et différentes zones peuvent se comporter différemment selon qu'une personne est éveillée, endormie ou dans un état de transition entre ces étapes. Mon étude visait à déterminer si nous pouvons identifier les zones corticales basées uniquement sur leur activité électrique, non seulement en l'absence de stimuli externe, mais aussi pendant différentes étages, » explique le chercheur de la KTufulty of athematics et naturel, « explique le chercheur de la KTufulty of athaimsings et naturel, » explique le chercheur de la KTUFFICYSE OF TRAVERSE et NUMÉRAL, « Expliquent le chercheur de la KTUFFICOYAGE ET AUSSI-STAPES et NUMÉRALES » Sciences.
Une compréhension plus approfondie du fonctionnement du cerveau, même lors du repos, est importante pour le diagnostic et la prévention des troubles neurologiques et du sommeil, dit-elle.
Cartographie du cortex cérébral: un pont entre la science et la pratique clinique
La recherche sur la parcelle du cortex cérébral date du début du 20ème siècle, lorsque le neuroscientifique allemand Korbinien Brodmann a défini 52 zones distinctes du cortex cérébral humain, connu sous le nom de zones de Brodmann. Cette carte du cortex cérébral est encore largement utilisée dans la pratique clinique et la recherche en neurosciences.
Selon le Dr Armonaitė, la distinction entre le cortex et d'autres structures du cerveau permet de lier des zones spécifiques à des fonctions spécifiques, telles que la vision, le langage, la motricité ou le stockage à long terme de la mémoire. Savoir quelles zones sont responsables de certains aspects comportementaux ou sensoriels peuvent aider à mieux comprendre comment les différents troubles neurologiques affectent ces fonctions.
« Par exemple, la maladie de Parkinson est souvent associée à la dégénérescence du substantia nigraune structure dans une zone profonde du cerveau qui est responsable du contrôle des mouvements. Les dommages à cette zone conduisent à des symptômes typiques de la maladie, tels que des tremblements ou une lenteur du mouvement », explique le chercheur.
Elle explique que l'identification précise de la zone affectée du cerveau permet la planification d'interventions ciblées, telles que la neurostimulation, qui a été utilisée avec succès pour réduire les symptômes de la maladie. « Un autre exemple est l'identification de la focalisation de l'épilepsie. Savoir quelle zone du cerveau provoque des crises et quelles fonctions il remplit permet aux médecins de planifier plus précisément une intervention pour éliminer le domaine focal et évaluer les risques potentiels et l'impact sur les patients par la suite », explique le chercheur de la faculté de mathématiques et de sciences naturelles de la KTU.
Elle explique que la distinction entre les régions du cerveau est également importante pour construire des modèles d'activité cérébrale, pour étudier les effets des maladies psychiatriques sur différentes régions cérébrales, ou pour comprendre pourquoi certains symptômes se produisent en présence de lésions spécifiques.
« De plus, les interfaces cérébrales-ordinateur s'appuient également sur une localisation précise de l'activité neuronale », explique Armonaitė.
Méthodes de calcul uniques découvertes
L'étude du chercheur de la KTU a analysé les enregistrements de l'électroencéphalogramme intracrânien (voir) de 55 patients. « Ces signaux sont prélevés directement du cerveau plutôt que du cuir chevelu. De telles données sont extrêmement rares car elles ne sont collectées que lorsque les patients subissent une intervention neurochirurgicale, généralement pour l'épilepsie résistante aux médicaments », explique le Dr Armonaitė.
Pour comprendre si les différentes zones corticales transmettent les informations différemment et pourquoi, elle a commencé par analyser les signaux neurophysiologiques des zones les plus clairement définies – sensorielle, moteur et auditif – dont les fonctions ont été les plus étudiées.
« Nous entendons souvent parler des troubles neurodégénératifs et la recherche de leurs biomarqueurs pour faire un diagnostic précoce. Mais la question qui m'intéressait le plus était: comment le cerveau sain fonctionne-t-il? Et pouvons-nous détecter ses marqueurs d'activité tout en étant au repos? Après tout, même en l'absence de stimuli externes, le cerveau reste actif. Ce n'est pas seulement le bruit chaotique, mais plutôt des informations codées dans les signaux électriques qui ne sont pas en train de ne pas dire.
La recherche a conduit à la découverte de méthodes de calcul qui, selon le chercheur de la KTU, permettent d'affiner la parcelle du cortex cérébral en fonction de l'activité électrique de différentes régions.
« Maintenant, il serait intéressant d'aller encore plus loin – par exemple, de créer des modèles d'activité cérébrale basés sur certaines caractéristiques de ces zones et de les appliquer pour détecter des anomalies très précoces, telles que les processus neurodégénératifs naissants. De plus, les marqueurs de zones corticales saines du cerveau, ont été observées pendant le sommeil, pourraient être comparées aux données des patients atteints de troubles du sommeil », explique Armonait.
Potentiel clinique dans le diagnostic du sommeil et des troubles neurodégénératifs
Bien que l'étude n'ait pas encore une application clinique directe, elle ouvre de nombreuses possibilités théoriques, explique le neuroscientifique KTU. Par exemple, des recherches supplémentaires pourraient conduire à la création de modèles numériques des zones corticales, à leurs jumeaux numériques. Connaissant la structure cellulaire, les interactions et les paramètres électriques, il serait possible de simuler comment une telle zone réagirait, par exemple, à la stimulation électrique. « Cela pourrait éventuellement contribuer au développement de thérapies neurologiques personnalisées », explique Armonaitė.
Une application pratique de la recherche sur le cerveau humain au repos pourrait être le diagnostic des troubles du sommeil, a-t-elle déclaré. Alors que la plupart des méthodes évaluent le sommeil d'une manière plutôt généralisée, une étude détaillée de l'activité des zones corticales pourrait aider à identifier plus précisément les zones du cerveau différemment et pourquoi.
« Cela est pertinent parce que le sommeil, bien que cela puisse sembler un état passif, est un processus très dynamique, impliquant la consolidation des informations, le nettoyage métabolique et la réorganisation des synapses », explique le chercheur. « Des changements subtils de l'activité neuronale pendant le sommeil peuvent également indiquer le début des processus neurodégénératifs. »
Si nous savons comment un cortex cérébral sain doit se comporter dans différents états ou tâches fonctionnelles, dit-elle, nous pouvons rechercher des écarts par rapport à ce schéma normal, ce qui peut nous aider à détecter la maladie avant qu'elle ne présente de symptômes clairs. En plus du diagnostic et de la prévention précoces, cela contribuerait également à une compréhension plus approfondie du mécanisme des maladies elles-mêmes.
