Qu'est-ce qu'un connectome? Les nouvelles cartes du cerveau

Le cerveau humain est l'un des systèmes naturels les plus complexes connus. Cela n’est pas simplement dû au fait qu’un développement technologique relativement récent a permis la création d’instruments de mesure adéquats pour étudier cet ensemble d’organes, et non au fait qu’un cerveau humain moyen d’un adulte contient environ 80 000 000 personnes. les neurones La clé est de savoir comment ces cellules nerveuses se connectent.

Comme nous le verrons dans cet article, le concept de connectome est né pour nous aider à comprendre la logique interne de quelque chose d'aussi compliqué qu'un cerveau.

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Quel est le connectome?

Comme nous l'avons vu, le cerveau humain contient un nombre écrasant de cellules nerveuses. Mais également, chaque neurone est capable de se connecter avec des centaines, des milliers d'autres neurones. Ces liens peuvent changer et se développer avec le temps.

On peut dire que si notre système nerveux fonctionne, c'est parce que les neurones sont capables de se transmettre des millions d'impulsions nerveuses par le biais de ces prises de contact, appelées synapses. Chaque neurone, individuellement, n’est capable d’exécuter aucune des fonctions qui nous permettent de penser, de nous sentir ou même de rester en vie.

Un connectome, alors, est une cartographie des connexions neuronales existant dans le système nerveux ou dans une partie du système nerveux, normalement un cerveau. Au cours des dernières années, plusieurs projets sont apparus, qui visaient à comprendre le fonctionnement de différentes parties du système nerveux grâce à ces représentations..

Connexions structurelles et connexions fonctionnelles

Lors de la conception de conectomes, il est possible de décrire à la fois les connexions structurelles et les connexions fonctionnelles. La première révélation schémas généraux et macroanatomiques de connectivité, normalement formé en faisceaux d'axones groupés qui vont d'une partie du système nerveux à une autre région de ce dernier. La seconde émission met l'accent sur les détails de dimensions plus petites liées à la probabilité qu'un groupe de connexions neuronales envoie certaines impulsions nerveuses à un autre groupe, connexion qui est généralement établie de manière plus imprévisible et interrompue..

Le projet humain Connectome

Il est courant de comparer le concept de connectome à celui de génome, qui renvoie à son tour aux informations contenues dans un autre type de structure biologique: l'ADN. De la même manière qu’au XXe siècle, la biologie et les disciplines scientifiques qui y étaient liées voyaient un grand espoir dans la possibilité de démêler la logique interne du génome humain au cours des dernières années. neurosciences et psychologie, ainsi que l'informatique, ont commencé à étudier la possibilité de comprendre le connectome typique des membres de notre espèce.

C'est pourquoi est né en 2009 le projet Human Connectome, ou projet Human Connectome, financé par des membres des National Institutes of Health des États-Unis d'Amérique. Le lien entre cette initiative et la santé est évident: il est possible de retracer les connexions d’un cerveau humain en bonne santé, mais aussi de un associé à une certaine maladie mentale, à localiser de cette manière des différences significatives dans la manière dont les cellules nerveuses communiquent entre elles dans chaque cas.

Il est raisonnable de rechercher les causes de certains troubles dans ce modèle de connectivité, car il existe actuellement un consensus important autour de l’idée que les processus mentaux risquent davantage de présenter des problèmes de fonctionnalité si les groupes de neurones qui les animent sont très éloignés les uns des autres. Oui, car travailler avec ces distances implique de supposer un coût métabolique plus élevé. Si dans un cerveau cette distance entre groupes de neurones est anormalement grande, des altérations de la perception ou du comportement peuvent apparaître. Le projet Human Connectome est toujours en cours aujourd'hui.

Une photo du cerveau?

Comme nous l’avons vu, le connectome est une sorte de carte cérébrale et son existence peut faciliter la compréhension de son fonctionnement. Cependant, de par sa nature même, il s’agit d’un outil à puissance limitée.

En effet, le système nerveux, en particulier le cerveau, évolue constamment. C’est un phénomène connu sous le nom de plasticité neuronale, selon lequel toute expérience, quelle que soit son importance psychologique, modifie les modèles de connectivité et d’activité de nos neurones..

Ainsi, un connectome peut donner une idée approximative du fonctionnement de certaines logiques comportementales, des effets de certaines maladies mentales et de lésions cérébrales, et peut même servir à créer des systèmes d’apprentissage par réseau neuronal dans des ordinateurs. En fait, des résultats prometteurs ont déjà été réalisés, tels que la reconstitution du connectome du cerveau d’un type de ver., créer une simulation avec lui et lui faire apprendre certains comportements tout comme l'un de ces animaux ferait sans programmation ou une ligne de code.

Mais un conectome ne peut pas être utilisé pour prédire avec précision le comportement d'un organisme avec un cerveau comme l'homme ou avec une complexité similaire, car il est en constante évolution. Si nous pouvons atteindre ce niveau de connaissances, il semble qu'il reste encore beaucoup à faire.