Les IRM révèlent les étapes stupéfiantes de la conscience dans le cerveau

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Les questions persistantes sur la partie du cerveau qui produit la sensation d’être « éveillé » ont trouvé une réponse grâce à une nouvelle imagerie cérébrale étonnamment détaillée.

Les nouveaux scanners cérébraux à haute résolution des chercheurs leur ont permis de voir les connexions cérébrales à un niveau granulaire « submillimétrique », c’est-à-dire jusqu’à un minuscule 3/100e de pouce.

Les images ont ensuite été utilisées pour cartographier un réseau neuronal de voies inédites dans le cerveau, appelé « réseau d’éveil ascendant par défaut » ou dAAN, qui, selon les théories actuelles, est la région centrale qui permet à l’homme de rester conscient en état de veille.

Ces dernières années, les neuroscientifiques qui étudient la conscience ont divisé ce curieux mystère de la manière dont le cerveau humain est conscient de lui-même en deux sous-catégories : l' »éveil » (la veille) et la « conscience » (l’expérience subjective d’être en vie).

Les chercheurs espèrent que leur travail d’exploration de la voie dAAN permettra de mettre au point de nouveaux traitements pour les patients atteints de coma ou d’autres affections qui dépendent de l’état d’éveil.

Les nouveaux scanners cérébraux à haute résolution des chercheurs (ci-dessus) leur ont permis de voir les connexions cérébrales à un niveau granulaire « submillimétrique », c’est-à-dire jusqu’à un minuscule 3/100e de pouce.

Les régions qu’ils ont cartographiées étaient centrées autour de la base du cerveau, là où il est relié à la colonne vertébrale : le tronc cérébral, le thalamus, l’hypothalamus, le cerveau antérieur basal et le cortex cérébral.

Notre objectif était de cartographier un réseau cérébral humain essentiel à la conscience », a déclaré l’auteur principal, le Dr Brian Edlow, « afin de fournir aux cliniciens de meilleurs outils pour détecter, prédire et promouvoir la récupération de la conscience chez les patients souffrant de graves lésions cérébrales ».

Hannah Kinney, collègue du Dr Edlow et auteur principal de la nouvelle étude, a précisé qu’un « large éventail de troubles neurologiques » associés à des états de conscience altérés pourrait également bénéficier de la nouvelle recherche.

Le Dr Kinney, professeur émérite à la Harvard Medical School et au Boston Children’s Hospital, a noté que les nouvelles cartes neuronales pourraient également aider un jour les patients souffrant de crises d’épilepsie et du syndrome de la mort subite du nourrisson, ainsi que ceux qui se remettent d’un coma.

Nicholas Schiff, professeur de neurologie et de neurosciences à Weill Cornell Medicine – qui n’a pas participé à la nouvelle recherche – a déclaré à Live Science que la cartographie neuronale de l’équipe était une nouvelle réalisation impressionnante.

C’est une très belle étude », a déclaré le Dr Schiff. C’est une carte de tout ».

En utilisant une technique appelée « imagerie par résonance magnétique ex vivo » (IRM), une forme plus lente d’IRM effectuée sur des tissus morts ou prélevés par chirurgie, les chercheurs ont pu obtenir des images détaillées des voies dAAN liées à la conscience.

Les régions qu’ils ont cartographiées étaient toutes étroitement centrées autour du centre ou de la base du cerveau, près de l’endroit où il est relié à la colonne vertébrale : elles comprenaient le tronc cérébral, le thalamus, l’hypothalamus, le cerveau antérieur basal et le cortex cérébral.

Les docteurs Kinney et Edlow et leur équipe ont ensuite vérifié ces travaux en les comparant à des données d’IRM fonctionnelle in vivo à 7 teslas, recueillies en toute sécurité sur des patients vivants qui s’étaient portés volontaires pour le projet Human Connectome.

Sur la base de leur travail de cartographie, comme ils l’écrivent dans leur nouvelle publication dans la revue Science Translational Medicine, les chercheurs pensent que l’aire tegmentale ventrale, ou ATV, située dans le mésencéphale sera une région clé pour les traitements visant à améliorer l’état d’éveil.

La zone tegmentale ventrale est connue pour être à l’origine d’un certain nombre de fibres nerveuses qui produisent de la dopamine, l’hormone impliquée dans la « récompense » du cerveau et le bonheur.

Nos résultats en matière de connectivité suggèrent que la stimulation des voies dopaminergiques de l’aire tegmentale ventrale pourrait aider les patients à sortir du coma », a déclaré le Dr Edlow dans un communiqué.

Ce nœud central est connecté à de nombreuses régions du cerveau qui sont essentielles à la conscience », a-t-il souligné.

Le Dr Edlow, directeur associé du Center for Neurotechnology and Neurorecovery (CNTR) au Mass General de Boston et professeur associé de neurologie à la Harvard Medical School, a déclaré qu’il espérait continuer à fournir des cartes neuronales plus détaillées afin d’aider les patients ayant subi une perte de conscience.

Nous pensons que ces cartes de connectivité nous permettront de reconstituer, individu par individu, la combinaison de connexions nécessaires et suffisantes pour retrouver la conscience », a-t-il déclaré.