Le cerveau humain vieillit moins que la pensée et les couches – du moins dans la zone du cortex cérébral responsable du sentiment de contact. Les chercheurs de DZNE, de l'Université de Magdeburg et de l'Institut Hertie for Clinical Brain Research de l'Université de Tübingen arrivent à cette conclusion sur la base des analyses cérébrales des jeunes et des personnes âgées en plus des études sur la souris. Leurs résultats, publiés dans la revue « Neuroscience de la nature »fournit également de nouvelles informations sur la façon dont la capacité de traiter les informations sensorielles change avec l'âge.
Le cortex cérébral humain n'a que quelques millimètres d'épaisseur et disposé en nombreux plis. Ce tissu devient généralement plus mince avec l'âge.
C'est une caractéristique du vieillissement. Il est attribué, entre autres, à la perte de neurones. En conséquence, certaines capacités se détériorent. Dans tous les cas, il est généralement supposé que moins de volume cérébral signifie une fonction réduite. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont le cortex vieillit réellement. Ceci est remarquable, étant donné que bon nombre de nos activités quotidiennes dépendent d'un cortex fonctionnel. C'est pourquoi nous avons examiné la situation avec des scanneurs cérébrales à haute résolution. «
Le professeur Esther Kühn, neuroscientifique de DZNE et du Hertie Institute for Clinical Brain Research
Sommaire
Un processeur pour la contribution tactile
Avec des collègues de Tübingen et de Magdeburg, Esther Kühn s'est concentré sur une partie du cortex cérébral où les signaux du sens tactile sont traités. Ce « cortex somatosensoriel primaire » est situé sur le côté gauche et droit du haut de la tête et s'étend le long d'une bande autour de la largeur d'un doigt vers chaque oreille. « Cette zone cérébrale est pertinente pour la perception de son propre corps et pour interagir avec l'environnement », explique le neuroscientifique. « Lorsque je ramasse une clé, saisissez une poignée de porte ou même marche, j'ai constamment besoin de rétroaction haptique pour contrôler mes mouvements. Les stimuli correspondants convergent dans ce domaine et sont également traités ici ».
Une découverte inattendue
En utilisant l'imagerie par résonance magnétique (IRM), les chercheurs ont pu cartographier cette zone du cortex cérébral avec une précision sans précédent. Pour ce faire, ils ont utilisé un scanner particulièrement sensible avec une résistance au champ magnétique de sept Tesla, leur permettant d'imaginer des structures cérébrales minuscules sur la taille d'un grain de sable. Un total d'environ 60 femmes et hommes âgés de 21 à 80 ans ont été examinés. « Jusqu'à présent, il n'avait pas été considéré que le principal cortex somatosensoriel se compose d'une pile de plusieurs couches de tissus extrêmement minces, chacune avec sa propre architecture et sa fonction. Nous avons maintenant constaté que ces couches vieillissent différemment. Bien que le cortex cérébral devienne plus mince dans son ensemble. La neuroplasticité, c'est-à-dire l'adaptabilité, même chez les personnes âgées. «
Architecture empilée
La structure en couches du cortex somatosensoriel primaire se produit également sous une forme similaire dans d'autres zones du cerveau humain – et même dans d'autres organismes. « Dans une perspective évolutive, le traitement des informations sensorielles de cette manière s'est apparemment révélée bénéfique », explique Kühn. Dans la présente étude, non seulement la couche intermédiaire du cortex, mais aussi les zones ci-dessus se sont révélées remarquablement résistantes au processus de vieillissement. Les différentes couches ont été distinguées en fonction de leur contenu de la myéline, une substance essentielle à la transmission des signaux nerveux. « La couche intermédiaire est effectivement la passerelle pour les stimuli haptiques. Dans les couches ci-dessus, un traitement ultérieur se produit », explique Kühn. « Par exemple, dans le cas des stimuli sensoriels de la main, les couches supérieures sont particulièrement impliquées dans l'interaction entre les doigts voisins. Ceci est important lorsque nous saisissons les objets. Nous avons donc également fait des tests sur la sensibilité tactile et la capacité motrice de la main avec les participants à l'étude.
Stimuli modulés
Seules les couches plus profondes du cortex cérébral ont montré une dégénérescence liée à l'âge: ils étaient plus minces chez les participants à l'étude plus âgés que chez les plus jeunes. Dans les couches inférieures du cortex, un processus appelé modulation a lieu: les signaux tactiles sont amplifiés ou atténués selon le contexte. « Cela a quelque chose à voir avec la concentration et l'attention », explique Kühn. « Par exemple, si je porte un anneau sur mon doigt, à un moment donné, je vais arrêter de le sentir, même si les stimuli tactiles sont toujours là. Cela ne se reproduit que lorsque je remarquerai consciemment l'anneau. »
Ce qui est utilisé est conservé
« Les couches moyennes et supérieures du cortex sont les plus directement exposées à des stimuli externes. Ils sont actifs en permanence parce que nous avons un contact constant avec notre environnement », poursuit Kühn. « Les circuits neuronaux dans les couches inférieurs sont stimulés dans une moindre mesure, en particulier dans la vie plus tard. Je considère donc nos résultats comme une indication que le cerveau préserve ce qui est utilisé de manière intensive. C'est une caractéristique de la neuroplasticité. Il est également cohérent avec nos observations concernant un participant à l'étude, qui avait 52 ans. Le cortex, celui qui obtient des entrées sensorielles, était relativement mince. » De plus, les différences dans le vieillissement des couches du cerveau peuvent expliquer pourquoi certaines capacités diminuent avec l'âge, tandis que d'autres en font moins. « Les compétences sensorimoteurs qui sont pratiquées à plusieurs reprises, comme la saisie sur un clavier, peuvent rester stables pendant longtemps, même dans la vieillesse », explique Kühn. « Cependant, s'il y a des stimuli interférents, comme un environnement bruyant, les personnes âgées trouvent généralement de telles activités particulièrement difficiles. Cela pourrait être dû au fait que la fonctionnalité des couches profondes du cortex s'est détériorée, la modulation des stimuli sensoriels est ainsi altérée. »
Preuve de compensation
Cependant, les chercheurs ont trouvé des preuves que les mécanismes dans les couches profondes du cortex cérébral contrecarrent une baisse fonctionnelle liée à l'âge dans une certaine mesure. « Bien que les couches profondes soient devenues plus minces avec l'âge, leur teneur en myéline a été étonnamment augmentée. En fait, nous avons également observé ces effets dans les études sur les souris, ce que nous avons fait à titre de comparaison. Nous avons ensuite constaté que l'augmentation de la myéline est due à une augmentation du nombre de certains neurones », explique Kühn. « Ceux-ci sont connus pour avoir un effet positif sur la modulation des impulsions nerveuses. Ils aiguisent le signal, pour ainsi dire. Apparemment, les mécanismes compensatoires contrecarrent une dégénérescence cellulaire spécifique. En ce qui concerne la prévention, il serait intéressant d'étudier si ces mécanismes peuvent être spécifiquement favorisés et maintenus. En fait, nos données provenant de la souris suggèrent que cette compensation disparaît à un âge très avancé. ». «
Une vue optimiste sur le vieillissement
« Ensemble, nos résultats sont cohérents avec l'idée générale que nous pouvons faire quelque chose de bien pour notre cerveau avec une stimulation appropriée. Je pense que c'est une notion optimiste que nous pouvons influencer notre processus de vieillissement dans une certaine mesure », explique Kühn. « Mais bien sûr, tout le monde doit trouver sa propre façon de puiser dans ce potentiel. »
