Image 3D détaillée du cerveau – santé

À partir d’un fragment de cerveau humain, des chercheurs américains ont créé un modèle informatique 3D extrêmement détaillé de certaines parties du cortex cérébral. La zone reconstruite ne mesure qu’un millimètre cube, comme l’équipe dirigée par Jeff Lichtman du Center for Brain Science de l’Université Harvard dans la revue Science écrit. En raison de l’énorme complexité de notre cerveau, des dizaines de millions de structures individuelles peuvent être trouvées même dans cette petite partie.

Le modèle contient 57 000 cellules (dont environ 16 000 neurones), 23 centimètres de vaisseaux sanguins et 150 millions de synapses, comme le rapportent Lichtman et son équipe. On peut également observer des cellules dites gliales, qui effectuent entre autres des tâches de soutien et d’approvisionnement dans le tissu nerveux. Vous pouvez également voir la myéline, la couche isolante autour des processus des cellules nerveuses.

De telles images détaillées du cerveau – y compris des neurones et de leurs connexions – sont importantes pour comprendre le fonctionnement du cerveau. “Le cerveau humain est un tissu extrêmement complexe. Cependant, jusqu’à présent, on sait peu de choses sur sa microstructure cellulaire, comme les circuits synaptiques”, écrit l’équipe. Les perturbations de ces circuits sont probablement liées à diverses maladies cérébrales.

Un petit morceau de ce qu’on appelle le lobe temporal du cortex cérébral d’une personne vivante a servi de modèle pour le modèle. Les neurochirurgiens ont retiré le fragment d’une femme de 45 ans pour accéder à une zone spécifique de l’hippocampe lors d’un traitement chirurgical de l’épilepsie. En termes purement mathématiques, le fragment retiré rentrerait 1 000 fois dans un cube d’un centimètre de côté.

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L’équipe dirigée par le neuroscientifique Lichtman a raboté le minuscule fragment de cerveau en tranches extrêmement fines, les a numérisées avec un microscope électronique et a assemblé les images transversales dans un modèle informatique tridimensionnel. Il est librement accessible sur Internet, de sorte que même les profanes intéressés peuvent le parcourir avec un peu de pratique. Les différents types de cellules ont d’abord été marqués dans les coupes du cerveau afin que les chercheurs puissent examiner les neurones individuels et leurs connexions avec d’autres cellules dans le modèle informatique.

Les chercheurs ont déjà acquis de premières connaissances grâce à leur modèle 3D. Ils ont compté deux fois plus de cellules gliales que de cellules nerveuses dans la zone indiquée. Le type cellulaire le plus courant est ce qu’on appelle les oligodendrocytes. Ces cellules appartiennent aux cellules gliales et entourent ce que l’on appelle les axones des cellules nerveuses – c’est-à-dire les extensions des neurones responsables de la transmission des signaux électriques – et y forment la couche isolante de myéline.

Les chercheurs espèrent que d’autres scientifiques utiliseront également le nouveau modèle cérébral. “D’autres études utilisant cette application pourraient fournir des informations précieuses sur les mystères du cerveau humain.” Les efforts visant à comprendre les données sur la connectivité des circuits neuronaux en sont encore à leurs balbutiements. “Mais cet ensemble de données en pétaoctets est un début.”