Une nouvelle étude fournit la meilleure preuve à ce jour que les modèles de connexion entre diverses parties du cerveau humain peuvent indiquer aux scientifiques les fonctions spécialisées de chaque région.
Des recherches antérieures ont montré la relation entre la connectivité et le fonctionnement cérébral pour une ou quelques fonctions seulement, telles que la perception ou les interactions sociales.
Mais cette étude va plus loin en fournissant une « vue d'ensemble » de l'ensemble du cerveau et de ses nombreuses fonctions, a déclaré Kelly Hiersche, auteur principal de l'étude et doctorante en psychologie à l'Ohio State University.
Nous avons trouvé des preuves suggérant que la connectivité est un principe organisationnel fondamental régissant le fonctionnement cérébral, ce qui a des implications pour comprendre ce qui se passe lorsque les choses tournent mal dans le cerveau. »
Kelly Hiersche, doctorante en psychologie, Ohio State University
Les résultats donnent aux scientifiques une meilleure idée de « l’empreinte de connectivité » de régions spécifiques du cerveau humain.
« Tout comme les empreintes digitales de chacun sont uniques, nous constatons que différentes régions du cerveau ont des empreintes digitales de connectivité identifiant de manière unique en fonction de la fonction mentale qu'elles remplissent », a déclaré le co-auteur Zeynep Saygin, professeur agrégé de psychologie à l'Ohio State.
Par conséquent, les scientifiques peuvent utiliser des empreintes digitales de connectivité spécifiques pour déduire la fonction de cette région, a déclaré l'auteur principal David Osher, professeur adjoint de psychologie à l'Ohio State.
« Nos résultats nous aident à comprendre le modèle de connectivité qui rend une zone du langage unique, par exemple, et ce qui la différencie des zones adjacentes du cerveau », a déclaré Osher.
Les résultats ont été publiés récemment dans la revue Neurosciences en réseau.
Les chercheurs ont utilisé les données du Human Connectome Project, qui comprenait 1 018 personnes dont le cerveau a été scanné par IRM pour examiner les modèles de connectivité dans leur cerveau.
Ils ont ensuite utilisé NeuroQuery, un outil de méta-analyse en ligne qui fournit une carte cérébrale pour tout processus cognitif, reflétant la manière dont le cerveau d'une personne s'activerait à travers 33 processus cognitifs, notamment la parole, la prise de décision, l'écoute de musique et la perception du visage. Ensuite, Hiersche et ses collègues ont construit des modèles informatiques qui relient les données de connectivité aux résultats méta-analytiques de NeuroQuery.
Les résultats ont montré une corrélation cohérente et robuste entre la connectivité et la fonction dans l’ensemble du cerveau et dans les domaines cognitifs. En d’autres termes, les chercheurs ont constaté que des modèles particuliers de connectivité pouvaient prédire si une partie du cerveau serait active – ou inactive – dans de nombreuses tâches, qu’il s’agisse de regarder un visage, de parler ou de prendre une décision.
« Cela conforte une hypothèse largement répandue parmi les neuroscientifiques, selon laquelle la connectivité cérébrale détermine la fonction cérébrale, mais cela n'a pas été explicitement démontré jusqu'à présent, et pas dans un si large éventail de domaines cognitifs », a déclaré Osher.
Bien que tous les domaines cognitifs et régions du cerveau aient montré une relation étroite entre connectivité et activation, les chercheurs ont découvert quelque chose d’intéressant. Les liens les plus étroits concernaient les compétences de niveau supérieur, telles que les fonctions exécutives et la mémoire, contrairement aux compétences sensorielles ou sociales, a déclaré Hiersche.
« Ces compétences de plus haut niveau mettent de nombreuses années à se développer chez les personnes, bien plus longtemps que les compétences sensorielles ou sociales », a-t-elle déclaré.
« Il se peut que lorsque vous utilisez continuellement ces régions du cerveau pour leur développement, cela entraîne un lien très étroit entre la connectivité et le fonctionnement de ces compétences d'ordre supérieur. »
Une contribution majeure de cette étude est que, grâce à la vue à vol d'oiseau du cerveau, elle peut donner aux scientifiques une base de référence sur le fonctionnement normal du cerveau chez les jeunes adultes, a déclaré Hiersche.
Cela permettra aux chercheurs d'étudier des personnes atteintes de diverses maladies ou affections et de voir en quoi leurs fonctions cérébrales et leur connectivité diffèrent de ce qui a été découvert dans ces travaux, a-t-elle déclaré.
« Savoir que la connectivité est un principe organisationnel général de la fonction cérébrale dans l'ensemble du cerveau constitue une base pour les travaux futurs dans ce domaine. »
