Justine Hansen, McGill University
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Hansen, J. Y., Cauzzo, S., Singh, K., García-Gomar, M. G., Shine, J. M., Bianciardi, M., & Misic, B. (2024). Integrating brainstem and cortical functional architectures. Nature Neuroscience, 1-12.
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Étudier comment les régions les plus profondes du cerveau contribuent à l’activité cérébrale
Le tronc cérébral est une structure cruciale pour la survie et la conscience, mais il est généralement exclu des efforts de cartographie du cerveau humain en raison des difficultés d’enregistrement et d’analyse de l’activité dans cette petite région située à la base du cerveau. Dans cette étude, Justine Hansen, qui travaille dans le laboratoire de Bratislav Misic à l’université McGill, a utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) haute résolution à 7 teslas ainsi que de nouveaux protocoles de traitement et d’acquisition de données spécifiques au tronc cérébral pour mieux comprendre les connexions dans et avec cette région essentielle du cerveau. Ces travaux ont permis d’identifier un ensemble compact de centres d’intégration dans le tronc cérébral avec une connectivité étendue avec le cortex cérébral. Plus précisément, ils ont identifié cinq modules de noyaux du tronc cérébral présentant des schémas distincts de connectivité fonctionnelle avec le cortex cérébral en rapport avec la mémoire, le contrôle cognitif, la coordination multisensorielle, la perception et le mouvement, et l’émotion. Ces résultats élargissent notre compréhension de la neuroanatomie fonctionnelle du tronc cérébral, de sorte que le tronc cérébral n’est plus considéré comme simplement impliqué dans les fonctions basales, mais est au contraire reconnu comme un élément essentiel des fonctions cérébrales d’ordre supérieur.
L’imagerie fonctionnelle in vivo du tronc cérébral humain a longtemps échappé au domaine de la neuroimagerie, ce qui a entraîné un vide de connaissances sur l’activité du tronc cérébral humain éveillé. Dans cette étude, Justine Hansen a révélé que de nombreux phénomènes qui étaient auparavant considérés comme spécifiques au cortex, tels que la spécialisation et l’organisation fonctionnelles cognitives, sont reflétés par les schémas de connectivité du tronc cérébral. Ce travail innovant, qui intègre la neuroimagerie in vivo, l’apprentissage statistique et la science des réseaux, transforme profondément la compréhension des relations structure-fonction à plusieurs échelles dans le cerveau.
L’approche connectomique de nouvelle génération mise au point dans le cadre de l’étude est essentielle pour mieux comprendre le fonctionnement du cerveau dans son ensemble. En outre, les chercheurs sont des chefs de file de la science ouverte, mettant toutes les données et tous les outils d’analyse informatique et statistique à la disposition de la communauté scientifique au sens large, de sorte que les étudiants peuvent appliquer les analyses de Justine Hansen à leurs propres travaux. Les données sur la connectivité fonctionnelle du tronc cérébral sont déjà utilisées pour comprendre les effets de propagation du réseau dans les maladies d’Alzheimer et de Parkinson.
À propos de Justine Hansen
Justine Hansen est étudiante au doctorat dans le laboratoire du Dr Bratislav Misic à l’Institut neurologique de Montréal, Université McGill, où elle a dirigé tous les éléments de cette étude, de sa conception à sa publication.
Source de financement
Ce travail a été soutenu par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), le Fonds Brain Canada Foundation Future Leaders, le Programme des chaires de recherche du Canada, la Fondation Michael J. Fox, l’initiative Healthy Brains for Healthy Lives, le Helmholtz International BigBrain Analytics & Learning Laboratory et le National Institute of Aging.