Les rides dans notre cerveau dictent sa fonction, révèle une nouvelle étude

Une étude récente intitulée Contraintes géométriques sur la fonction cérébrale humaine a remis en question la croyance dominante selon laquelle le connectome, le réseau complexe de nerfs qui relient différentes régions du cortex cérébral, est le principal moteur de l’activité cérébrale.

Dirigée par David Van Essen, neuroscientifique de l’Université de Washington à St. Louis, Missouri, et co-écrite par James Pang, physicien de l’Université Monash de Melbourne, Australie, l’étude a comparé deux composants cruciaux de la structure du cerveau – les plis externes du cortex cérébral et du connectome. La plupart des activités cérébrales de haut niveau se produisent dans le cortex cérébral, ce qui en fait un point central pour comprendre sa fonction.

Les chercheurs ont découvert que la forme de la surface externe du cortex cérébral était un meilleur prédicteur des données d’ondes cérébrales que le connectome. Pang a expliqué qu’ils ont utilisé des concepts de physique et d’ingénierie pour explorer l’impact de l’anatomie sur la fonction cérébrale, soulignant la nature interdisciplinaire de cette étude.

Pour approfondir le fonctionnement du cerveau, les auteurs ont étudié comment les neurones excités communiquent et influencent l’activité cérébrale. Ils ont cherché à déterminer si ces neurones excités se propageaient à travers la surface du cerveau ou par des interconnexions distantes. S’appuyant sur la théorie mathématique des ondes, l’équipe a découvert que ces ondes peuvent se déplacer non seulement dans une direction, mais également présenter des oscillations périodiques, ce qui était une découverte intrigante.

L’équipe a utilisé l’imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRM) pour recueillir des informations sur l’anatomie du cerveau, qui a servi de modèle pour le connectome. Les chercheurs ont calculé les modes d’ondes cérébrales pour la surface corticale et le connectome.

Après analyse, il a été constaté que les modes d’ondes cérébrales, y compris ceux pendant le traitement des stimuli visuels et dans le cerveau au repos, étaient plus efficacement expliqués par le modèle de géométrie de surface plutôt que par le modèle du connectome. Cependant, Essen a reconnu les limites des données d’IRM de diffusion utilisées par l’équipe, suggérant que l’équipe aurait également dû examiner l’activité cérébrale résultant de stimuli simples qui n’activent que des régions spécifiques du cortex. Pang, d’autre part, a exprimé sa curiosité à tester leurs modèles avec de tels stimuli, considérant les analyses actuelles menées par lui et ses co-auteurs comme une démonstration préliminaire.