Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont comparé l'orientation des fibres nerveuses du tronc cérébral humain à l'aide de deux techniques d'imagerie avancées : la tractographie par imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRMd) et la tomographie par cohérence optique sensible à la polarisation (PS-OCT). Ces résultats pourraient aider à combiner ces techniques, qui offrent chacune des avantages uniques, pour faire progresser notre compréhension de la microstructure du cerveau et contribuer à éclairer de nouvelles techniques de diagnostic précoce de divers troubles cérébraux.
Isabella Aguilera-Cuenca de l'Université de l'Arizona présentera cette recherche à Frontiers in Optics + Laser Science (FiO LS), qui se tiendra du 23 au 26 septembre 2024 au Colorado Convention Center à Denver.
Les maladies neurodégénératives deviennent de plus en plus répandues à mesure que l’espérance de vie augmente et que la population vieillit. Une meilleure compréhension du lien entre la microstructure du cerveau et ces maladies pourrait conduire à développer de meilleures méthodes de prévention, de détection et de gestion.
Isabella Aguilera-Cuenca, Université de l'Arizona
L'orientation des fibres nerveuses est un aspect important de la microstructure cérébrale en raison de son influence sur les voies de connectivité et de communication dans le cerveau. Une façon d'étudier cette microstructure est d'utiliser l'IRMd, une méthode d'imagerie non invasive qui utilise la diffusion des molécules d'eau pour révéler la connectivité structurelle. Une application spécialisée de l'IRMd connue sous le nom d'imagerie par tenseur de diffusion (ITD) peut être utilisée pour reconstruire les voies des fibres nerveuses grâce à un processus appelé tractographie. Bien que l'ITD soit sensible aux différences entre les environnements des tissus cérébraux, elle ne peut pas détecter de changements cellulaires spécifiques et ne peut résoudre que les voies nerveuses, pas les orientations individuelles des axones.
La PS-OCT est également utile pour étudier la microstructure cérébrale. Elle utilise les propriétés de la lumière rétrodiffusée et les variations de polarisation pour créer des images transversales des microstructures tissulaires résolues en profondeur. Ces informations peuvent être utilisées pour identifier les faisceaux de fibres avec une résolution à l'échelle micrométrique et faire la distinction entre la matière blanche et la matière grise. Cependant, dans les milieux diffusants tels que le tissu cérébral, la PS-OCT ne peut obtenir des images que jusqu'à quelques millimètres de profondeur.
Pour effectuer une comparaison quantitative des distributions d'orientation des fibres nerveuses avec la tractographie basée sur l'IRMd et le PS-OCT, les chercheurs ont utilisé les deux techniques pour imager un échantillon de tronc cérébral humain fixé dans du paraformaldéhyde puis stocké dans du PBS avec de l'azoture de sodium.
Les résultats ont montré que les propriétés de polarisation du retard de phase et de l'axe optique peuvent être utilisées pour cartographier la présence et l'orientation des fibres nerveuses dans le tissu cérébral, de manière similaire aux résultats obtenus par IRMd. Cela indique le fort potentiel du PS-OCT pour valider les données d'IRMd, en fournissant des informations précieuses sur l'organisation microstructurelle des fibres nerveuses, ce qui est crucial pour comprendre la physiologie normale et les changements qui peuvent survenir dans les maladies neurodégénératives.
« Pour faire avancer ce travail, nous étudierons les altérations microstructurelles dans diverses régions du cerveau de patients atteints de différentes maladies neurodégénératives, dans le but d'identifier les altérations qui surviennent au début de la maladie », a déclaré Aguilera-Cuenca. « Nous espérons que ces travaux se traduiront à terme par de nouvelles approches pour la détection précoce de ces pathologies. »
