Modéliser le "mode par défaut" du cerveau
Publié par Adrien le 14/10/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Dans le cerveau, le réseau du "mode par défaut" est celui qui s'active quand on laisse libre cours à ses pensées. Les régions cérébrales qui s'activent de façon synchrone pour former ce réseau jouent un rôle essentiel dans le bon fonctionnement de la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.), des émotions et de l'introspection. En utilisant plusieurs techniques de pointe de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) cérébrale, les chercheurs proposent un nouveau modèle du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) du mode par défaut, plus complet, comprenant des noyaux sous-corticaux capitaux pour son fonctionnement. Ces noyaux bien connus sur le plan neurochimique et fonctionnel peuvent désormais être intégrés aux données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de la neuroimagerie anatomique et fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a...), chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un...) et chez l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances organiques. On réserve...). Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Communications Biology.


Figure: Un nouveau modèle du réseau en mode par défaut. Chaque gommette indique une région cérébrale et la taille de la gommette ainsi que leur couleur indiquent deux mesures complémentaires de l'importance de cette région dans le réseau en mode par défaut.
DPFC dorsal prefrontal cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.), PPC posterior parietal cortex, VLPFC ventrolateral prefrontal cortex, Rsp retrosplenial cortex, MTG middle temporal gyrus, PCC posterior cingulate cortex, C caudate, DPFC dorsal prefrontal cortex, AMPFC antero-median prefrontal cortex, VMPFC ventro-median prefrontal cortex, TP temporal pole, BF basal forebrain, T thalamus, PH parahippocampal region, CbH cerebellar hemisphere, CbT cerebellar tonsil, Amy amygdala, MidB midbrain.
© Michel Thiebaut de Schotten

Aussi paradoxal que cela puisse paraître, le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) au repos est un cerveau très actif. Qu'appelle-t-on les "réseaux du repos" ? Il s'agit simplement de régions cérébrales qui s'activent de façon synchrone lorsqu'on laisse aller librement ses pensées, sans interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de...) avec son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...). Ces régions cérébrales peuvent être anatomiquement éloignées, ce qui les relie c'est la synchronisation de leur activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.), on parle alors de "connectivité fonctionnelle". La particularité de cette connectivité fonctionnelle c'est que les réseaux ne se forment pas de façon aléatoire, mais selon une organisation (Une organisation est) qui correspond à des fonctions cérébrales existantes. Ainsi, le réseau du repos dit "du mode par défaut" est essentiel pour la mémoire, les émotions et l'introspection. C'est aujourd'hui un des réseaux du repos le plus important et le plus étudié. Malgré cela, la plupart des recherches se sont limitées à le décrire au niveau du cortex cérébral, c'est-à-dire à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) du cerveau, sans explorer l'implication éventuelle de régions plus enfouies, dites "sous-corticales".

Grâce à des techniques de pointe de l'imagerie cérébrale et au logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de traitement, regroupées sous forme de programmes, des...) BCBtoolkit (http://toolkit.bcblab.com), les chercheurs proposent aujourd'hui un nouveau modèle du réseau du mode par défaut, comprenant désormais des noyaux sous-corticaux (corps mamillaires, septum, accumbens et thalamus). Ce travail intègre dans un même modèle, en plus de la connectivité fonctionnelle, des données neuroanatomiques, neurochimiques et cognitives. Par exemple, au niveau du septum, les chercheurs ont montré l'implication des neurones à acétylcholine, GABA et glutamate, neurotransmetteurs bien connus pour leur action sur la mémoire, notamment par le biais de la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) des oscillations rythmiques de l'hippocampe région cérébrale très impliquée dans l'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles,...) et la mémoire. En apportant la preuve de l'implication du septum et de son lien structurel avec l'hippocampe dans ce nouveau modèle du réseau du mode par défaut, cette étude appréhende la correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels plutôt qu'administratifs.) directe entre connectivité fonctionnelle et anatomique, neurochimie et cognition.

Finalement, les noyaux sous-corticaux étant plus anciens d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) évolutif que les régions corticales du mode par défaut, ce modèle intégratif va permettre d'explorer le réseau du mode par défaut chez d'autres espèces de mammifères.

Pour en savoir plus:
An improved neuroanatomical model of the default-mode network reconciles previous neuroimaging and neuropathological findings
Alves PA, Foulon C, Karolis V, Bzdok D, Margulies DS, Volle E & Thiebaut de Schotten M.
Nature Communications Biology 2019. DOI: 10.1038/s42003-019-0611-3
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