Contrôle cérébral pendant la petite enfance lié aux capacités cognitives des tout-petits

Contrôle cérébral pendant la petite enfance lié aux capacités cognitives des tout-petits

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Dans une nouvelle étude, des chercheurs de Yale proposent d’examiner comment le cerveau des nourrissons fonctionne et évolue au fil du temps, et comment ces processus peuvent être perturbés par une naissance prématurée. Les résultats, selon les chercheurs, pourraient indiquer des traitements qui corrigent les trajectoires de développement qui tournent mal dans les troubles neurodéveloppementaux.

L’étude a été publiée dans Communications naturelles.

Pour l’étude, les chercheurs souhaitaient explorer dans quelle mesure le cerveau des nourrissons peut contrôler les réseaux de régions cérébrales et si ce contrôle précoce dans la vie pourrait être lié à la capacité cognitive à mesure qu’ils vieillissent.

Mais contrairement aux adolescents ou aux adultes, dont les fonctions cérébrales peuvent être étudiées en leur faisant effectuer une sorte de tâche cognitive, les nourrissons posent un défi particulier.

“Avec les nourrissons, nous ne pouvions pas leur demander de faire quelque chose comme les mathématiques, par exemple”, a déclaré Huili Sun, auteur principal de l’étude et titulaire d’un doctorat. candidat dans le laboratoire de l’auteur principal Dustin Scheinost, professeur agrégé de radiologie et d’imagerie biomédicale à la Yale School of Medicine. “Nous avons donc dû faire preuve de plus de créativité.”

Sun et ses collègues ont utilisé les données collectées par le Developing Human Connectome Project, une vaste étude basée au Royaume-Uni sur le développement du cerveau des nourrissons. Ils comprenaient des IRM cérébrales de 448 nourrissons à terme et 73 nourrissons prématurés. À partir de ces analyses, les chercheurs ont construit des connectomes structurels (ou des cartes des régions du cerveau et des connexions entre elles) et ont simulé l’activation de réseaux cérébraux basés sur la structure cérébrale des nourrissons. Ils ont ensuite calculé l’énergie de contrôle requise pour ces activations de réseau.

“Vous pouvez considérer chaque région du cerveau comme une centrale électrique et les connexions entre les régions comme les fils qui relient les centrales électriques”, a déclaré Sun. “Le contrôle cérébral consiste essentiellement à réguler le flux d’énergie entre les centrales électriques.”

Les chercheurs ont évalué deux types de contrôle. La première, la contrôlabilité moyenne, décrit la capacité de basculer entre des états cérébraux similaires : par exemple, passer d’un comportement moteur comme la préhension à un comportement sensoriel comme l’écoute, qui utilise des circuits cérébraux similaires. L’autre, la contrôlabilité modale, englobe la capacité du cerveau à naviguer dans des états cérébraux plus distincts, par exemple entre des fonctions cognitives complexes : par exemple, la prise de décision et l’attention.

Chez les nourrissons nés à terme et prématurés, la contrôlabilité moyenne s’est développée plus tôt que la contrôlabilité modale, dès le troisième trimestre de la grossesse, selon l’étude.

Cela correspond à ce que l’on sait sur le développement du nouveau-né, ont déclaré les chercheurs. À ce jeune âge, les nourrissons apprennent généralement des comportements sensoriels et moteurs, qui s’appuient sur des circuits cérébraux similaires et rendent bénéfique la priorité à la contrôlabilité moyenne ou au basculement entre des états similaires. Les réseaux cérébraux qui soutiennent des fonctions cognitives complexes ne sont pas encore développés chez les nouveau-nés, ce qui rend moins nécessaire une contrôlabilité modale élevée.

Alors que les nourrissons nés à terme et prématurés présentaient des modèles de contrôlabilité similaires, l’étendue de la contrôlabilité au sein de différentes régions du cerveau différait entre les deux groupes. La plupart des régions du cerveau présentant les plus grandes différences en termes de contrôlabilité étaient des zones à l’origine de déficits connus observés chez les enfants nés avant terme, notamment des régions du cerveau liées au développement du langage et au traitement social.

Cependant, les chercheurs ont également découvert que les nourrissons prématurés étaient capables de « rattraper » leurs pairs nés à terme, démontrant un développement plus rapide de la contrôlabilité régionale au cours des premiers mois de la vie.

“Le plus intéressant peut-être est que chez tous les nourrissons, plus la contrôlabilité d’une région du cerveau à la naissance est élevée, plus elle se développe rapidement au fil du temps”, a déclaré Sun. “Et les nourrissons ayant une plus grande contrôlabilité à la naissance ont tendance à avoir des capacités cognitives plus fortes à 18 mois.”

En fin de compte, les résultats donnent un nouvel aperçu du fonctionnement du cerveau très tôt dans la vie et pourraient indiquer des options de traitement pour corriger les trajectoires de développement affectées par les troubles neurodéveloppementaux, ont déclaré les chercheurs.

“Chez les adultes, la stimulation cérébrale profonde et la stimulation magnétique transcrânienne ont été utilisées pour activer ou désactiver des régions particulières du cerveau”, a déclaré Sun. “Ce type d’approche est très lointain pour les nourrissons, mais c’est une orientation future potentielle.”

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