Une étude révèle que les commotions cérébrales modifient la connectivité entre les régions du cerveau

Une étude révèle que les commotions cérébrales modifient la connectivité entre les régions du cerveau

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Heather Bouchard et Doug Schultz, de l'Université du Nebraska-Lincoln, parlent d'aéroports et de blizzards, de vols manqués et de déroutements. Des sujets surprenants, peut-être, pour quelques chercheurs qui étudient non pas la logistique du transport aérien mais les effets des commotions cérébrales sur le cerveau.

Au bout d'une minute, cependant, leur métaphore se cristallise et se précise : les aéroports représentent des régions du cerveau, certains d'entre eux étant des centres très fréquentés comme O'Hare, reliés à des dizaines d'homologues, tandis que d'autres sont des avant-postes semi-éloignés comme celui de Lincoln, s'adressant principalement aux locaux.

Comme pour les vols, des connexions cérébrales manquées peuvent provoquer des maux de tête, voire pire. Mais les recherches encore récentes sur les traumatismes crâniens légers ont produit des données contradictoires sur la manière exacte dont une commotion cérébrale peut perturber le contrôle du trafic aérien, dont la complexité fait que même les horaires des vols de vacances de LAX et DFW semblent simples en comparaison. Selon les chercheurs de Husker, une des sources de la confusion était que de nombreuses études manquaient de données de base sur le fonctionnement des cerveaux individuels avant la commotion cérébrale, et non juste après.

Avec l'aide de l'IRM fonctionnelle et de la participation des athlètes, Bouchard, Schultz et leurs collègues ont rédigé une étude publiée dans le Journal de neurotraumatisme comparer la connectivité cérébrale avant une commotion cérébrale, immédiatement après celle-ci et pendant la récupération. Contrairement aux attentes, ils ont découvert que les connexions entre certaines régions du cerveau se renforçaient en réalité à la suite d’une commotion cérébrale, alors même que d’autres s’affaiblissaient – ​​et que certains de ces changements étaient en corrélation avec les symptômes accompagnant souvent une commotion cérébrale.

Les résultats pourraient aider à révéler comment les réseaux cérébraux recalibrent leur équilibre de coopération et de spécialisation après une commotion cérébrale, ont déclaré l'équipe.

“Une grande partie de la littérature sur les commotions cérébrales liées au sport s'intéresse simplement à ce qui se passe dans le cerveau après une blessure”, a déclaré Schultz, professeur adjoint de recherche au Centre pour le cerveau, la biologie et le comportement du Nebraska. “Et nous savons que, même au départ, il existe des différences dans la manière dont notre cerveau est organisé. Donc, si vous n'avez pas une idée de ces différences avant que quelqu'un ne se blesse, il est difficile de démêler ces différences potentielles. ce qui pourrait réellement être causé par la blessure.

“Et c'est l'un des grands avantages de notre étude, c'est que nous disposons de ces données de base pour dire : comment le cerveau de cette personne change-t-il spécifiquement ?”

Les athlètes américains reçoivent environ 300 000 commotions cérébrales liées au sport par an. Dans leurs efforts pour mieux comprendre les conséquences liées aux commotions cérébrales, Bouchard et Schultz se sont tournés vers 44 de ces athlètes, en l’occurrence des joueurs de football et de football Husker.

Les étudiants-athlètes participants ont reçu des examens IRMf qui, en mesurant l'oxygène apporté par le sang dans le cerveau, aident à identifier les régions de celui-ci qui sont actives à un moment donné. Ces scans se sont déroulés en trois étapes : avant le début des saisons respectives des étudiants-athlètes ; dans les 48 heures suivant une commotion cérébrale diagnostiquée ; et après avoir été autorisé à jouer mais avant de revenir au contact total. Les participants ont également évalué leurs symptômes liés à une commotion cérébrale et ont passé un test évaluant les temps de réaction, la mémoire verbale et visuelle et la vitesse visuo-motrice aux trois étapes de l'étude.

En analysant les analyses IRMf, l'équipe de recherche a cherché à identifier et à évaluer les connexions des nœuds : ces régions cérébrales équivalentes à O'Hare qui ont tendance à s'activer à peu près au même moment et dans la même ampleur que beaucoup d'autres. Les chercheurs ont quantifié ces connexions entre les régions du cerveau au sein et à travers 13 réseaux, ou groupes de régions qui s'activent simultanément pour gérer des tâches trop ardues pour une seule région.

Le réseau dit en mode par défaut, qui est actif lorsqu'une personne est au repos, est particulièrement intéressant et, en partie pour cette raison, est devenu le réseau cérébral le plus étudié dans la recherche sur les commotions cérébrales. À la surprise de l'équipe, la communication entre les hubs et les non-hubs au sein du réseau en mode par défaut a augmenté dans les deux jours suivant une commotion cérébrale. À mesure que les symptômes diminuaient, la communication entre ces régions du cerveau diminuait également.

“Et je pense que c'est vraiment intéressant, car de nombreuses autres recherches ont montré que la connectivité fonctionnelle au sein du réseau diminuait après une blessure”, a déclaré Bouchard, doctorant au Nebraska. “Mais c'était (probablement) parce qu'ils comparaient les personnes ayant subi une commotion cérébrale à celles qui n'en avaient pas eu, ce qui rend ces différences subtiles plus difficiles à détecter avec des blessures moins graves.”

En revanche, les connexions entre les hubs du réseau en mode par défaut et certains non-hubs extérieurs à ce réseau, notamment les régions dédiées au traitement visuel, avaient tendance à décliner immédiatement après une commotion cérébrale. Collectivement, ont déclaré les chercheurs, les résultats suggèrent que les commotions cérébrales pourraient fausser la façon dont le cerveau préfère généralement dépenser de l'énergie sur les diverses tâches qui lui sont demandées. Alors que le traitement visuel pourrait être mieux géré par un seul réseau, par exemple, la pensée d’ordre supérieur repose sur la coordination des activités dans des régions qui s’étendent sur plusieurs réseaux.

“Nous pensons toujours à la ségrégation et à l'intégration (cérébrales) presque comme une balançoire”, a déclaré Schultz. “Vous avez besoin d'une sorte d'équilibre. Et il se pourrait que l'équilibre entre ces choses soit perturbé en cas de commotion cérébrale.”

Avoir une meilleure idée de cet équilibre et de tout déséquilibre résultant d'une lésion cérébrale pourrait éventuellement aider à affiner le diagnostic de commotion cérébrale, a déclaré Schultz. Parmi les athlètes Husker qui ont participé à l’étude, l’affaiblissement des connexions entre les réseaux correspondait à des problèmes cognitifs, à de moins bonnes performances dans les tâches de mémoire visuelle et à des symptômes physiques comprenant des maux de tête, des nausées et une sensibilité à la lumière.

“En examinant les données de neuroimagerie, pouvons-nous déterminer si quelqu'un a eu une commotion cérébrale ? Pas encore. Je pense que cela est particulièrement pertinent pour certains cas qui pourraient résider dans une zone grise, où une personne a reçu un coup à la tête, mais nous ne savons pas vraiment s'il s'agit d'une commotion cérébrale ou non”, a déclaré Schultz. “Évidemment, nous voulons traiter l'athlète de manière à maximiser sa santé et son bien-être, nous voulons donc nous assurer que si quelqu'un a une commotion cérébrale, nous l'attraperons.”

“Nous devons en savoir plus”

Bouchard a choisi de poursuivre son doctorat au Nebraska principalement en raison du partenariat entre Nebraska Athletics et le Center for Brain, Biology and Behaviour, ou CB3. La récente étude, a-t-elle déclaré, n’aurait pas pu avoir lieu sans elle.

“L'une des principales raisons pour lesquelles cette collaboration est si importante est le diagnostic précoce que les départements des sports effectuent pour les commotions cérébrales (des athlètes),” a déclaré Bouchard, qui reçoit également une formation clinique sous la direction de Kate Higgins du Nebraska. « Ils sont diagnostiqués immédiatement après une blessure, alors que si l'on pense aux salles d'urgence ou aux cliniques communautaires, il peut y avoir beaucoup plus d'obstacles à l'accès aux soins.

“Dans cette étude, nous avons constaté que les athlètes se rétablissent en une semaine environ. Parfois, dans la communauté, les gens ne voient pas de clinicien pendant une semaine après une commotion cérébrale. Donc, pour nous, obtenir ces examens si tôt est vraiment, vraiment énorme.”

Cette rapidité doit beaucoup au fait que CB3 et son appareil IRMf résident au Memorial Stadium. Depuis 2018, cette proximité a permis à CB3 d’obtenir des analyses IRMf de base de tous les joueurs de football Husker – analyses auxquelles les cliniciens du Nebraska Athletics peuvent accéder ultérieurement lors de l’évaluation de la santé d’un joueur ayant subi une commotion cérébrale. De nombreux pairs universitaires du Nebraska, même ceux disposant d'une technologie similaire, doivent demander aux programmes et aux étudiants-athlètes de faire tout leur possible pour se faire scanner.

“J'ai parlé à d'autres chercheurs, principalement dans d'autres écoles Big Ten, qui souhaitaient lancer un projet comme celui-ci”, a déclaré Schultz, “et il y a tout simplement beaucoup d'obstacles.”

“Notre position unique, située dans le stade, à proximité du département des sports, et notre relation avec Nebraska Athletics étant très collaborative, est extrêmement utile. Je ne pense pas que ce soit le cas partout.”

Compte tenu de la nature du sport et du nombre d'athlètes qui le pratiquent, le football constitue un point de départ naturel pour l'étude des commotions cérébrales, a déclaré Bouchard. L'étude de l'équipe reflète cette réalité, la majorité des participants mettant à profit leurs compétences sur le terrain.

Mais de la même manière que les commotions cérébrales diffèrent d’une personne à l’autre, certaines recherches indiquent que les symptômes et le rétablissement peuvent également varier selon le sexe. Néanmoins, Bouchard a déclaré que plus de 40 % des études sur les commotions cérébrales ont analysé uniquement les participants masculins. Ceux qui analysent uniquement les filles ou les femmes représentent moins de 5 % de cette littérature de recherche.

Bouchard concentre désormais son attention et sa thèse sur la collecte de données liées aux commotions cérébrales qui peuvent réduire le gouffre.

“Ce qui m'intéresse, c'est de pousser la recherche à se concentrer réellement sur les femmes : s'il existe des différences dans le cerveau ou dans leur accès aux soins de santé, car c'est aussi un élément important”, a-t-elle déclaré.

“Il n'y a tout simplement pas eu suffisamment de recherches”, a déclaré Schultz. “Pour continuer à élever le niveau de soins, nous devons en savoir plus.”

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