Article original : New mapping method reveals subtleties of brain development
Traduction :
Une nouvelle approche d’apprentissage automatique pour cartographier le cerveau en développement met en évidence la façon dont différentes régions du cortex se développent et changent dans l’utérus et pendant la petite enfance. La méthode avancée pourrait aider à révéler les changements de développement du cerveau liés à l’autisme et à d’autres conditions au cours de cette première période, écrivent les chercheurs qui l’ont conçue dans leur étude.
La structure cérébrale du fœtus et du nourrisson a toujours été difficile à étudier à l’aide de l’IRM, déclare le chercheur de l’étude Gang Li, professeur agrégé de radiologie à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill. Des analyses de faible qualité, des échantillons de petite taille et l’utilisation d’outils de traitement conçus pour l’imagerie cérébrale adulte ont rendu difficile l’établissement de comparaisons significatives entre les participants et le temps, dit-il.
Li et ses collègues ont utilisé une méthode d’apprentissage automatique pour analyser la surface corticale dans les IRM de 735 bébés, âgés de 29 semaines postmenstruelles à 2 ans, du projet Developing Human Connectome et du projet Baby Connectome. L’algorithme a divisé, ou “parcellisé”, la surface corticale en 18 régions par hémisphère en fonction de leur expansion avec l’âge.
Les résultats “offrent un aperçu fondamental de la façon dont des régions spécifiques du cortex se développent à différents moments”, explique Tomoki Arichi, lecteur en imagerie périnatale et consultant en neurodéficience pédiatrique au King’s College de Londres au Royaume-Uni, qui n’a pas participé aux travaux.
Les 18 régions diffèrent des subdivisions précédentes du cortex infantile, a découvert l’équipe, mais elles restent largement symétriques entre les hémisphères. Ce type de symétrie n’est pas nécessairement surprenant pour le développement du cerveau, mais la découverte est “agréable à voir”, déclare Tonya White, chef de la section sur les neurosciences du développement social et cognitif à l’Institut national américain de la santé mentale, qui n’a pas participé à l’étude.
Les régions étaient également distinctes de celles identifiées par les changements développementaux de l’épaisseur corticale, renforçant l’idée que différents mécanismes contrôlent la croissance de la surface du cerveau et de l’épaisseur corticale, disent Li et ses collègues.
La surface s’est développée à des rythmes différents selon les régions, et ces rythmes différaient pour les cerveaux masculins et féminins, a constaté l’équipe. Après avoir contrôlé la surface globale du cerveau, cependant, la plupart des régions du cerveau n’ont montré aucune différence entre les sexes dans le développement de la surface.
Les schémas de croissance de la surface variaient également d’une région à l’autre en fonction de l’âge, a découvert l’équipe. Entre les semaines postmenstruelles 29 et 45, le développement de la surface différait le plus entre les régions les plus proches de la ligne médiane du cerveau et celles plus éloignées de la ligne médiane du cerveau, alors que pour les enfants de juste après la naissance à 1 an, les schémas de développement de la surface étaient les plus similaires pour régions à peu près dans le même lobe cérébral. Et pour les enfants âgés de 1 à 2 ans, Li et ses collègues ont découvert que les régions avec un développement de surface synchronisé partageaient une fonction similaire. Le travail a été publié dans les Actes de l’Académie nationale des sciences en août.
Il serait intéressant d’utiliser la même méthode pour voir si ces modèles régionaux de croissance cérébrale diffèrent pour les enfants diagnostiqués plus tard avec l’autisme, dit White.
Certains enfants autistes ont une croissance cérébrale accrue pendant certaines périodes de développement, selon des recherches antérieures, cette méthode pourrait donc révéler où se produit cette prolifération, dit White. « Cela affecte-t-il les zones 1 à 18 de la même manière ? Ou y a-t-il une spécificité régionale à cette prolifération ?
À l’avenir, les chercheurs prévoient d’incorporer des scintigraphies cérébrales d’enfants plus âgés dans l’analyse, a déclaré Li. Ils ont également l’intention d’utiliser leur méthode pour évaluer comment d’autres composants de la structure cérébrale se développent tout au long de la petite enfance, dit-il.
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