La carte la plus détaillée de l’Hippcampe soulève des questions de connexion

La carte la plus détaillée jamais réalisée des liens de communication entre l’hippocampe – le centre de contrôle de la mémoire du cerveau – et le reste du cerveau a été créée par des scientifiques australiens. Et cela peut changer notre façon de penser à la mémoire humaine.

“Nous avons été surpris de trouver moins de connexions entre l’hippocampe et les zones corticales frontales, et plus de connexions avec les premières zones de traitement visuel que nous ne nous attendions à voir”, a déclaré Docteur Marshall Dalton, chercheur à l’École de psychologie de l’Université de Sydney. “Bien que cela ait du sens étant donné que l’hippocampe joue un rôle important non seulement dans la mémoire, mais aussi dans l’imagination et notre capacité à construire des images mentales dans notre esprit.”

L’hippocampe est une structure complexe qui ressemble à un hippocampe et qui est nichée profondément dans le cerveau. En tant que composant vital du cerveau, il est important pour la formation de la mémoire et joue un rôle clé dans le transfert des souvenirs du stockage à court terme au stockage à long terme. Mais il joue également un rôle dans la navigation, l’imagination d’expériences fictives ou futures, la création d’images mentales de scènes dans l’œil de l’esprit, et même dans la perception visuelle et la prise de décision.

Pour générer leur carte, l’équipe – dirigée par le Dr Dalton et comprenant le Dr Arkiev D’Souza, le Dr Jinglei Lv et le professeur Fernando Calamante de l’Université de Sydney Centre du cerveau et de l’esprit – s’appuyait sur des IRM provenant d’une base de données de neuroimagerie créée pour le Projet Connectome humain (HCP), un consortium de recherche dirigé par les National Institutes of Health des États-Unis.

Ils ont traité les données HCP existantes en utilisant des techniques sur mesure qu’ils ont développées. Cela leur a permis de suivre les connexions de tous les coins du cerveau jusqu’à leurs points de terminaison dans l’hippocampe – quelque chose qui n’avait jamais été accompli auparavant dans le cerveau humain.

Carte la plus détaillée à ce jour

“Ce que nous avons fait, c’est examiner de manière beaucoup plus détaillée les voies de la substance blanche, qui sont essentiellement les autoroutes de communication entre les différentes zones du cerveau”, a déclaré le Dr Dalton. « Et nous avons développé une nouvelle approche qui nous a permis de cartographier la façon dont l’hippocampe se connecte au manteau cortical, la couche externe du cerveau, mais de manière très détaillée.

« Ce que nous avons créé est une carte très détaillée des voies de la substance blanche reliant l’hippocampe au reste du cerveau. C’est essentiellement une feuille de route des régions du cerveau qui se connectent directement à l’hippocampe et soutiennent son rôle important dans la formation de la mémoire.

Les limitations techniques inhérentes aux précédentes investigations IRM de l’hippocampe humain signifiaient qu’il n’était possible de visualiser ses connexions qu’en termes très généraux. “Mais nous avons maintenant développé une méthode sur mesure qui nous permet de confirmer où se connectent différentes zones corticales dans l’hippocampe. Et cela n’a jamais été fait auparavant dans un cerveau humain vivant », a déclaré le Dr Dalton.

Des résultats inattendus

L’équipe était ravie que leurs résultats soient largement alignés sur les données d’études antérieures à l’étranger au cours des dernières décennies, qui s’étaient appuyées sur des études post-mortem de cerveaux de primates. Cependant, l’équipe de l’Université de Sydney a découvert que le nombre de connexions entre l’hippocampe et certaines zones du cerveau était soit beaucoup plus faible (dans le cas des zones corticales frontales) soit plus élevé (dans le cas des zones de traitement visuel) que prévu.

Cela pourrait indiquer que bien que certaines voies aient été conservées au fur et à mesure de l’évolution des humains, les cerveaux humains peuvent également avoir développé des modèles uniques de connectivité différents des autres primates. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour démêler cela plus en détail.

Ces différences de connectivité peuvent n’être qu’une limitation de la technique IRM – ou elles peuvent être réelles. Ils peuvent, par exemple, aider à expliquer pourquoi certains de nos cousins ​​primates – en particulier les chimpanzés – sont meilleurs que les humains pour certaines tâches de mémoire, en particulier celles qui reposent sur la mémoire à court terme. Chimpanzés ont surpassé les humains dans les tâches cognitives impliquant une forme de mathématiques connue sous le nom de théorie des jeux, qui repose sur la mémoire à court terme, la reconnaissance des formes et l’évaluation visuelle rapide.

“Bien que nous ayons réalisé cette cartographie haute résolution de l’hippocampe humain, la méthode de traçage des voies menée sur des primates non humains – qui peuvent voir jusqu’au niveau cellulaire – est capable de voir plus de connexions que ce qui peut être discerné avec une IRM”, songea le Dr Dalton.

“Ou il se pourrait que l’hippocampe humain ait vraiment un plus petit nombre de connexions avec les zones frontales que prévu, et une plus grande connectivité avec les zones visuelles du cerveau. Au fur et à mesure de l’expansion du néocortex, les humains ont peut-être développé différents modèles de connectivité pour faciliter les fonctions de mémoire et de visualisation spécifiques à l’homme qui, à leur tour, peuvent sous-tendre la créativité humaine.

« C’est un peu un casse-tête – nous ne savons tout simplement pas. Mais nous aimons les puzzles et continuerons à enquêter.

Référence: Dalton MA, D’Souza A, Lv J, Calamante F. Nouvelles connaissances sur la connectivité anatomique le long de l’axe antérieur-postérieur de l’hippocampe humain à l’aide du suivi quantitatif in vivo des fibres. Davachi L, Behrens TE, Strange B, éd. eVie. 2022;11:e76143. doi:10.7554/eLife.76143

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