La modélisation cérébrale identifie les circuits impliqués dans la conscience
Les chercheurs du Human Brain Project ont utilisé une approche basée sur des modèles pour identifier les circuits cérébraux impliqués dans la conscience. Les résultats de l’étude, une collaboration entre l’Université Pompeu Fabra de Barcelone et l’Université de Liège, ont été publiés dans la revue Cartographie du cerveau humain.
L’équipe a étudié la propagation des signaux dans des modèles du cerveau de patients atteints de troubles de la conscience (DoC), identifiant deux circuits pertinents dans la région corticale postérieure et la région thalamo-frontotemporale. Les résultats apportent une meilleure compréhension du fonctionnement interne des réseaux cérébraux et pourraient améliorer le diagnostic et même fournir des cibles thérapeutiques aux personnes souffrant de DoC.
Actuellement, les patients atteints de DoC sont classés en plusieurs catégories (coma, syndrome d’éveil sans réponse et état de conscience minimale) qui décrivent leur conscience et leur conscience globales. “Le diagnostic repose principalement sur la réponse : le médecin s’assoit avec le patient et évalue sa réponse aux stimuli”, explique Jitka Annen de l’Université de Liège.
“Cependant, cela peut ne pas correspondre à leur activité cérébrale sous-jacente : les patients ayant une activité élevée peuvent toujours être incapables de réagir. Il s’agit d’un groupe hétérogène. Nous voulions aller au-delà de l’évaluation et de la classification basées sur la neuroimagerie et plutôt examiner le flux d’informations. dans leur cerveau, pour trouver des schémas communs associés à la conscience. »
Les chercheurs se sont concentrés sur deux groupes DoC : le syndrome d’éveil insensible (anciennement connu sous le nom d’état végétatif) et l’état de conscience minimale. Après avoir collecté les données IRMf de chaque patient au repos (c’est-à-dire que les patients étaient éveillés mais aucune tâche particulière n’était fournie), ils ont examiné les perturbations spontanées et basées sur un modèle de l’activité cérébrale capturée par le flux sanguin, telles que les signaux et les pics.
“Sur la base de pics d’activité spontanés, nous avons évalué la connectivité personnalisée du cerveau de chaque patient, ce qui peut nous indiquer la probabilité qu’un signal se déplace d’un point à un autre”, explique Gorka Zamora-López de Pompeu Fabra.
“Après avoir construit un modèle informatique spécifique au patient de leurs schémas de propagation, nous déclenchons ensuite un signal dans le modèle et voyons comment le cerveau réagit. En particulier, nous recherchons quelles zones sont les plus susceptibles de répondre à un signal ; quelles zones sont les plus susceptibles de répondre à un signal. ”
Une distinction marquée apparaît entre le groupe du syndrome d’éveil insensible et le groupe en état de conscience minimale, le premier ne manifestant pas d’activité dans des circuits identifiables.
“La principale différence est que chez les patients atteints du syndrome d’éveil sans réponse, aucune région du cerveau ne semble intégrée dans un réseau fonctionnel, elles présentent toutes une activation également faible. Pendant ce temps, des régions et des circuits distincts apparaissent dans les modèles cérébraux de personnes en état de conscience minimale : la région thalamo-frontotemporale lors de la diffusion des signaux, et la région corticale postérieure lors de leur réception”, ajoute Rajanikant Panda de l’Université de Liège.
Ces résultats apportent un nouvel éclairage sur les troubles de la conscience et pourraient conduire à une compréhension plus précise des mécanismes basés sur l’activité cérébrale plutôt que sur les réponses comportementales. “Je crois que ces résultats peuvent potentiellement guider les cliniciens pour mieux comprendre ce qui ne va pas dans l’échange d’informations et ainsi rechercher des moyens de réactiver ces circuits”, conclut Zamora-López.
Fourni par le Projet Cerveau Humain
