La forme du cerveau compte

L’étude, publiée aujourd’hui dans “Nature”, rassemble des approches de la physique, des neurosciences et de la psychologie pour renverser le paradigme séculaire qui met l’accent sur l’importance de la connectivité cérébrale complexe, identifiant plutôt une relation auparavant inaperçue entre la forme et l’activité du cerveau.

«El trabajo abre oportunidades para comprender los efectos de enfermedades como la demencia y los accidentes cerebrovasculares al considerar modelos de la forma del cerebro, que son mucho más fáciles de manejar que los modelos de la gama completa de conexiones del cerebro», asegura James Pang , du Institut Turner et École des sciences psychologiques de l’Université Monashqui soutient que les résultats simplifient grandement la manière dont nous pouvons étudier le fonctionnement, le développement et le vieillissement du cerveau.

Depuis plus d’un siècle, les chercheurs pensent que les modèles d’activité cérébrale qui définissent nos expériences, nos espoirs et nos rêves sont déterminés par la façon dont les différentes régions du cerveau communiquent entre elles via un réseau complexe de billions de connexions cellulaires.

“Mais cette étude révèle que des schémas d’activité structurés sont activés dans presque tout le cerveau, un peu comme une note de musique provient de vibrations qui se produisent dans tout le cerveau, sur toute la longueur d’une corde.” violon, et pas seulement un violon isolé segment », dit-il.

En utilisant l’imagerie par résonance magnétique (IRM), nous avons analysé les modes propres, qui sont les modèles naturels de vibration ou d’excitation dans un système, où différentes parties du système sont excitées à la même fréquence. Les modes propres ils sont couramment utilisés pour étudier les systèmes physiques dans des domaines tels que la physique et l’ingénierie et n’ont été adaptés que récemment pour étudier le cerveau.

“Tout comme les fréquences de résonance d’une corde de violon sont déterminées par sa longueur, sa densité et sa tension, les modes propres du cerveau sont déterminés par ses propriétés structurelles (physiques, géométriques et anatomiques), mais les propriétés spécifiques qui sont les plus importantes restent . étant le même. un mystère », explique le co-auteur principal Kevin Aquino du Université de Sidney.

L’équipe, dirigée Alex a fourniont comparé la façon dont les modes propres obtenus à partir de modèles de forme cérébrale pouvaient expliquer différents modèles d’activité par rapport aux modes propres obtenus à partir de modèles de connectivité cérébrale.

“En utilisant des modèles mathématiques, nous confirmons les prédictions théoriques selon lesquelles le lien étroit entre la géométrie et la fonction est entraîné par une activité ondulatoire qui se propage dans tout le cerveau, tout comme la forme d’un étang influence les vagues d’onde qui se forment lorsqu’un caillou tombe”, dit Fornito.

“Ces découvertes soulèvent la possibilité de prédire la fonction cérébrale directement à partir de sa forme, ouvrant de nouvelles voies pour explorer comment le cerveau contribue aux différences individuelles de comportement et au risque de maladies psychiatriques et neurologiques.”