Spaghetti connexions cérébrales Comme Tissus, Non Tangled: étude

By santé on August 22, 2012

Mis à jour à 14h56, le 29 Mars, 2012

Spaghetti connexions cérébrales Comme Tissus, Non Tangled: étude


Détail d'analyse DSI montre la structure de connexions dans le cerveau de singe grille 3D tissu ressemblant. Source: Van Wedeen, MD, Martinos Center et Département de radiologie, du Massachusetts General Hospital et de la Harvard Medical School de l'Université

Appel Neo. Il n'a pas d'importance si vous choisissez la pilule bleue ou la pilule rouge, votre cerveau est la matrice.

Pardonnez mon funning avec quelques conclusions très graves vient de sortir dans la revue Science: les connexions de votre cerveau ne sont pas un enchevêtrement de spaghetti. Plutôt, ils sillonnent l'autre dans une grille ordonnée », comme la chaîne et la trame du tissu," explique le Dr Van Wedeen du Massachusetts General Hospital, le Martinos Center for Biomedical Imaging et Harvard Medical School.

Mais vraiment, comment pourrais-je me empêcher de penser d'une matrice - ou la grandeur cinématographique de The Matrix? Une autre image utile, de l'Institut national du communiqué de presse de la santé mentale: Le plan de Manhattan.

Le cerveau semble être câblé plus comme les rues en damier de New York que les ruelles sinueuses de Columbia, Md., Suggère une nouvelle étude d'imagerie cérébrale. Les images les plus détaillées, à ce jour, révèlent une structure de grille 3D omniprésente sans diagonales, disent les scientifiques financés par les Instituts nationaux de la santé.

"Loin d'être un enchevêtrement de fils, les connexions du cerveau se avèrent être plus comme câbles plats - pliage de feuilles 2D de fibres neuronales parallèles qui se croisent à angle droit, comme la chaîne et la trame d'un tissu", a expliqué Van Wedeen ... "Cette structure de grille est continue et cohérente à tous les niveaux et à travers les humains et les autres espèces de primates."

La découverte de cette structure "étonnamment simple" des connexions du cerveau a une évaluation sonnerie du chef de l'Institut national de santé mentale, qui a aidé à financer le travail: «Obtenir une haute résolution schéma de câblage de notre cerveau est un point de repère en neuroanatomie humaine, »a déclaré le Directeur NIMH Thomas R. Insel, dans un communiqué. «Cette nouvelle technologie peut révéler des différences individuelles dans les connexions du cerveau qui pourraient faciliter le diagnostic et le traitement des troubles du cerveau."

Dr Wedeen décrit le travail de son équipe et de ses implications potentielles dans la vidéo ci-dessus. Il est utile de surveiller ses gestes de la main comme il le dit:

"Qu'est-ce que nous avons découvert, ce est que l'architecture des fibres du cerveau est plus ou moins simple que vous pouvez imaginer. Chaque voie, plutôt que d'être une voie isolée, est un composant dans une grille à trois dimensions. Les voies de la partie supérieure du cerveau sont tous organisés comme des feuilles tissées de sorte que les fibres ne fonctionnent que dans deux directions dans la feuille et dans une troisième direction perpendiculaire au cerveau, et ces feuilles se empilent tous ensemble. Donc, l'ensemble connectivité du cerveau suit trois directions définies avec précision.

Maintenant, ces directions sont un peu difficiles à repérer, car dans la vie embryologique ils sont des instructions simples mais alors dans le cerveau adulte, ils deviennent très pliées et recroquevillés, et de sorte que la surface du cerveau que vous voyez, avec toutes ses plis , a tiré les fils avec elle, et ainsi de ces trois directions sont devenus grandement incurvée ....

Mais, fondamentalement, la géométrie du cerveau est décrite par une grille tridimensionnelle ... Donc à la suite de cela, nous avons maintenant une façon de voir la structure du cerveau comme un tout unifié. Il ne semble plus comme une bande de connexions non corrélées ou isolées. L'ensemble connectome se assemble dans un cadre unique qui exprime les règles de développement, et, nous spéculons ou hypothèse, les règles fonctionnelles ainsi. "

Je ai demandé au Dr Wedeen d'expliquer un peu plus sur son travail. Se il vous plaît restez à l'écoute des extraits de notre conversation. Pour l'instant, plus du communiqué de presse cristallin:

Les connaissances acquises à partir de l'étude a permis de spécifications de conception de forme pour le scanner du cerveau plus puissant en son genre, qui a été installé au Martinos Center MGH automne dernier. La nouvelle imagerie par résonance magnétique de diffusion Connectom (IRM) permet de visualiser les réseaux de fibres sillonnent - par lequel les différentes parties du cerveau communiquent entre eux - dans 10 fois détail plus élevé que les scanners conventionnels, dit Wedeen.

"Cet instrument one-of-a-kind apporte plus nettement une architecture étonnamment simple qui fait sens à la lumière de la façon dont le cerveau se développe," [Wedeen] expliqué. "Le câblage du cerveau mature semble refléter trois voies primaires établies dans le développement embryonnaire."

Comme le cerveau est câblé dans le développement précoce, ses connexions forment le long des voies perpendiculaires, se étendant horizontalement, verticalement et transversalement. Cette structure de grille apparaît pour guider la connectivité comme marqueurs de voie sur une autoroute, ce qui limiterait les options pour la croissance des fibres nerveuses de changer de direction au cours du développement. Se ils peuvent se transformer en seulement quatre directions: gauche, droite, haut ou le bas, cela peut appliquer, d'une manière ordonnée plus efficace pour les fibres pour trouver leurs connexions appropriées - et pour la structure de se adapter à travers l'évolution, suggèrent les chercheurs.

Obtenir des images détaillées de ces voies dans le cerveau humain a longtemps échappé chercheurs, en partie, parce que le cortex humain, ou le manteau externe, développe de nombreux plis, coins et recoins qui obscurcissent la structure de ses connexions. Bien que les études utilisant des traceurs chimiques dans le tractus neuronaux de cerveaux d'animaux ont donné des indices d'une structure de grille, ces techniques invasives ne pouvaient pas être utilisés chez les humains.

L'équipe de Wedeen fait partie d'un consortium Connectome humaine Projet Harvard / MGH-UCLA qui optimise la technologie IRM pour plus de précision à l'image des voies. Dans l'imagerie de diffusion, le scanner détecte le mouvement de l'eau à l'intérieur des fibres pour révéler leur emplacement. Une technique à haute résolution appelée diffusion spectre imagerie (DSI) permet de voir les différentes orientations de plusieurs fibres qui se croisent à un seul endroit - la clé de voir la structure de grille.

Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont effectué des analyses sur les DSI cerveaux post mortem de quatre types de singes rhésus -, hibou, ouistitis et Galago - et chez l'homme vivant. Ils ont vu la même structure de feuille 2D contenant des fibres parallèles qui traversent les chemins partout dans tous les cerveaux - même dans les quartiers de chemin local. La structure de grille des voies de cortex était en continuité avec celles des structures cérébrales inférieures, y compris les centres de mémoire et l'émotion. Les cerveaux humains et rhésus plus complexes ont montré une plus grande différenciation entre les voies que les espèces plus simples.

Parmi implications immédiates, les résultats suggèrent un cadre simplifier pour comprendre la structure, les voies et la connectivité du cerveau.
...
directions "Avant, nous venions de conduite. Maintenant, nous avons une carte montrant comment toutes les routes et les chemins sont interconnectés ", a déclaré Wedeen. "Câblage du cerveau ne est pas comme le câblage dans votre sous-sol, où il a juste besoin de connecter les bons paramètres. Plutôt, la grille est la langue du cerveau et le câblage et re-câblage travail en le modifiant ".

Carolyn Johnson décrit l'étude dans The Boston Globe. Elle écrit:

Partha Mitra, un neuroscientifique à Cold Spring Harbor Laboratory, qui ne était pas impliqué dans la recherche, a déclaré l'effort de trouver le schéma de câblage du cerveau est importante, mais que les conclusions générales du document ne sont pas surprenants. Il a dit qu'il est intéressé à voir une description plus quantitative des structures en forme de grille et la validation des résultats en utilisant d'autres techniques en plus de la technologie d'imagerie.

Et Ed Yong écrit sur le blog Découvrez Magazine "Not Exactly Rocket Science":

Les avis sont partagés sur la nouvelle étude. «Ce est vraiment ingénieuse ce qu'ils ont fait», dit Tim Behrens de l'Université d'Oxford, qui est particulièrement impressionné par l'idée que les formes de la substance blanche entrelacées feuilles. «Ce est vraiment tout à fait convaincante," dit-il. "Il ne ya aucun moyen que les feuilles sont là par hasard."

David van Essen de l'Université Washington à St Louis est d'accord, mais lui et Behrens autant dire que la technique de Wedeen est plus sensible à mesurer des angles droits que les autres angles. Ils estiment que les connexions à angle droit de la substance blanche reste à prouver.