Cette équipe de biologistes et de neurologues de la Mayo Clinic s’attaque à préciser…la vitesse de communication cérébrale ou entre les neurones. Avec une découverte encourageante : l’étude, publiée dans la revue Nature Neuroscience révèle qu’alors qu’on pensait que la vitesse de transmission des données entre les différentes zones du cerveau se stabilisait au début de l'adolescence, en fait cette vitesse de communication cérébrale continue d'augmenter jusqu'au début de l'âge adulte. Enfin, préciser la vitesse de communication cérébrale ou du connectiome pourrait permettre de disposer d'un marqueur de santé ou de maladie cérébrale.
Ces nouvelles données contribuent à une meilleure compréhension du développement du cerveau et de thérapies efficaces contre l'anxiété, la dépression et les troubles bipolaires qui apparaissent le plus souvent à la fin de l'adolescence et au début de l'âge adulte. L’auteur principal, le Dr Dora Hermes, chercheur et bioingénieur à la Mayo Clinic ajoute qu’une compréhension fondamentale de la trajectoire de développement des circuits cérébraux peut aider à identifier les périodes de développement sensibles qui coïncide avec les fenêtres de traitement possibles.
Décrypter le connectome humain
Le connectome est le système structurel des voies neuronales dans le cerveau. Il se développe au fur et à mesure nous vieillissons. Cependant, et jusqu’à ces travaux, on ignorait comment ces changements structurels affectent, au fil de l’âge, la vitesse de signalisation neuronale. « La vitesse de transmission des signaux entre les différentes zones du cerveau dépend de la structure des voies neuronales », explique l’auteur. Le connectome humain mûrit ainsi, au cours du développement et du vieillissement, il peut également, être affecté par la maladie.
L’étude a consisté à stimuler des paires d'électrodes avec une brève impulsion électrique chez 74 participants âgés de 4 à 51 ans -ayant été implantés avec des électrodes pour la surveillance de l'épilepsie- afin de mesurer le temps qu'il fallait aux signaux pour voyager entre différentes régions du cerveau. Les observations montrent que :
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les vitesses de transmission dans le cerveau humain augmentent tout au long de l'enfance et même au début de l'âge adulte ;
- ces vitesses plafonnent entre 30 et 40 ans ;
- les vitesses de transmission des adultes sont environ 2 fois plus rapides que celles observées généralement chez les enfants ;
- ces vitesses de transmission étaient également généralement plus rapides chez les sujets de 30 ou 40 ans vs chez les adolescents.
- Quelle métrique pour la vitesse de transmission du cerveau ? Cette vitesse st mesurable en millisecondes ou millièmes de seconde.
- Chez un participant âgé de 4 ans, cette vitesse est d’environ 45 millisecondes pour qu'un signal se déplace des zones frontales aux zones pariétales du cerveau ;
- chez un patient de 38 ans, le même déplacement prend environ 20 millisecondes ;
- à titre de comparaison, un clin d'œil prend environ 100 à 400 millisecondes.
Il s’agit maintenant, précise l’équipe de « caractériser la connectivité induite par la stimulation électrique dans le cerveau humain puis de mieux comprendre comment les vitesses de transmission changent avec les maladies neurologiques ».
L’objectif étant de construire une sorte de cartographie, selon l’âge, des différentes vitesses de transmission entre différentes zones cérébrales stratégiques, dans un cerveau en bonne santé et dans le cas de différentes maladies neurologiques.
Source: Nature Neuroscience 9 March, 2023 DOI : 10.1038/s41593-023-01272-0 Developmental trajectory of transmission speed in the human brain
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