Comprendre comment l’architecture du réseau du cerveau façonne sa capacité à passer d’un état à l’autre
Pour soutenir la diversité des fonctions cognitives humaines, telles que l’apprentissage, la pensée, le raisonnement, la mémoire, la résolution de problèmes, la prise de décision et l’attention, les régions du cerveau forment et dissolvent des connexions de manière flexible, à la volée. Comment la capacité du cerveau à passer d’une configuration fonctionnelle à une autre est-elle façonnée par l’architecture du réseau cérébral ? Andrea Luppi, qui travaille dans le laboratoire de Bratislav Misic à l’Université McGill et à l’Institut neurologique de Montréal, a étudié cette question en utilisant les principes d’ingénierie du contrôle des réseaux pour simuler les transitions entre des états cérébraux dérivés du comportement. Ils ont identifié plus de 100 états cérébraux pertinents d’un point de vue cognitif d’une manière guidée par les données, correspondant à des modèles d’activation agrégés sur 14 000 études IRMf à partir d’une grande base de données collaborative appelée NeuroSynth. Les chercheurs ont ainsi effectivement cartographié comment l’organisation du réseau cérébral et la chimioarchitecture interagissent pour manifester ces états cérébraux. En exploitant des bases de données à grande échelle sur la structure des réseaux, l’activation fonctionnelle et les systèmes de neurotransmetteurs, le présent travail fournit un cadre d’intégration pour l’exploration systématique de l’ensemble des transitions possibles entre des états cérébraux définis expérimentalement. Cette approche systématique a permis aux chercheurs de découvrir le rôle clé du schéma de câblage du cerveau dans la prise en charge de transitions flexibles avec une grande efficacité énergétique, et la manière dont cette efficacité peut être perturbée par la maladie et rétablie par une pharmacologie ciblée.
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Voir la publication scientifique originale:
Andrea I. Luppi, S. Parker Singleton, Justine Y. Hansen, Keith W. Jamison, Danilo Bzdok, Amy Kuceyeski, Richard F. Betzel & Bratislav Misic. Contributions of network structure, chemoarchitecture and diagnostic categories to transitions between cognitive topographies. Nature Biomedical Engineering 8, 1142–1161 (2024).
