Observer le cerveau en action à la milliseconde près

Une nouvelle technique d'analyse en imagerie électromagnétique des courants neuronaux par magnétoencéphalographie (MEG) (1) vient d'être mise au point par les chercheurs de l'équipe de Modélisation et méthodes en imagerie cérébrale dirigée par Sylvain Baillet au Laboratoire de neurosciences cognitives & imagerie cérébrale (CNRS). La résolution temporelle de cette technique permet d'observer le cerveau en action à la milliseconde près. L'expérience a été réalisée au Centre de magnétoencéphalographie situé à l'hôpital de la Salpêtrière, à Paris. Ces travaux sont publiés dans le numéro du 16 avril 2007 de la revue Proceedings of the National Academy of Science.


L'hypothèse selon laquelle l'émergence de nos pensées et de nos actions repose sur la coordination d'une mosaïque de régions cérébrales travaillant de concert est abondamment explorée par les neurosciences actuelles. Les progrès récents de l'imagerie par exemple, ont permis de dresser de nombreuses cartes des activités cérébrales sollicitées lors de la réalisation d'une tâche. Cette cartographie reste cependant figée dans le temps et ne rend pas compte de la rapidité et de la nature des interactions entre les régions cérébrales impliquées.

Les recherches menées par Karim Jerbi, alors doctorant dans l'équipe, ont mis en évidence pour la première fois chez l'Homme que les activités de plusieurs régions cérébrales sont coordonnées à certaines caractéristiques physiques d'un mouvement naturel. Les chercheurs ont en effet demandé à des sujets volontaires de manipuler une souris d'ordinateur pour contrôler un objet mobile sur un écran - une tâche simple similaire à celles réalisées par des millions de personnes chaque jour. En mesurant la vitesse de déplacement de la main pendant le mouvement, les chercheurs ont fait appel aux capacités exceptionnelles de résolution temporelle de l'imagerie MEG pour identifier les régions cérébrales dont l'activité est en cohérence avec ce mouvement. Les auteurs de ce travail montrent ainsi que les régions impliquées dans ce phénomène de résonance concernent non seulement les aires du cerveau connues pour leur lien direct avec le mouvement et la perception sensorielle de la main, mais s'étendent aussi à travers un véritable réseau comprenant entre autres le cervelet et des régions frontales mais également plus profondes connues pour leur implication dans le contrôle visuomoteur. Contrairement à l'hypothèse plus simple selon laquelle seule l'activité de la région cérébrale de la main en mouvement afficherait des similitudes avec certaines caractéristiques de l'acte moteur, ces résultats démontrent qu'un ensemble étendu de régions cérébrales doit se mettre en parfaite résonance et en total cohérence avec la vitesse du mouvement de la main pendant la réalisation de cette tâche.

Les chercheurs révèlent ainsi qu'il est possible de mettre en évidence chez l'Homme et de manière globale et non invasive (2), des activations cérébrales qui communiquent en réseau et dont la fréquence caractéristique est directement reliée à des paramètres élémentaires du comportement ; en l'occurrence ici du mouvement d'un membre. Cette découverte pourrait avoir des implications fortes dans l'évaluation de pathologies se traduisant par des altérations du contrôle moteur et dans la mise en oeuvre de techniques de contrôles de prothèses lorsque l'acte moteur peut être imaginé mais non plus réalisé.

Notes:
(1) Technique de mesure des champs magnétiques induits par l'activité électrique des neurones.
(2) C'est-à-dire sans aucune intervention chirurgicale ni injection de produits de contraste ou de marqueur radioactif.