Un nouvel atlas numérique en 3D révolutionnaire du cerveau
Imaginez pouvoir faire un zoom dans le cerveau pour observer diverses cellules, tout comme le zoom dans les cartes mondiales de Google permet de voir les maisons d’une rue. N’oublions pas que le cerveau est considéré comme la structure la plus complexe de l’univers avec 86 milliards de neurones. Il est maintenant possible d’effectuer un tel zoomage grâce à un nouvel atlas du cerveau dont la résolution est sans précédent. BigBrain est le premier modèle microstructural du cerveau humain entier et il est accessible gratuitement et publiquement aux chercheurs du monde entier. Les résultats du modèle BigBrain, créé à l’Institut et hôpital neurologique de Montréal – le Neuro, de l’Université McGill en collaboration avec des chercheurs du centre Forschungszentrum Jülich, en Allemagne, sont publiés dans l’édition du 20 juin de Science.
« L’atlas BigBrain offre une résolution quasi cellulaire, c’est-à -dire des détails près de la cellule, une capacité qui n’existait pas auparavant en 3D pour le cerveau humain », indique Alan Evans, Ph. D., chercheur au Neuro, cofondateur du Consortium international de cartographie cérébrale et co-créateur de l’atlas. « Pour situer BigBrain, précisons que les données actuelles d’IRM ont une résolution spatiale 3D de 1 mm. Par comparaison, l’ensemble de données de BigBrain est 50 fois plus petit dans chaque dimension, ce qui procure une résolution spatiale inégalée. L’ensemble de données de BigBrain est 125 000 fois (50 x 50 x 50) plus grand que des données types d’IRM et a un volume de 1 téraoctet, qui équivaut à 1000 Go. » Les chercheurs du monde entier pourront télécharger des sections du cerveau à partir du site Web de BigBrain bigbrain.loris.ca. BigBrain est façonné à partir de 7404 coupes histologiques du cerveau colorées afin d’isoler les corps cellulaires, puis numérisées, en tirant parti des progrès récents en informatique, en analyse d’images du cerveau, et de l’expérience de l’équipe dans le traitement de coupes histologiques complètes du cerveau.
L’avancĂ©e dans la rĂ©solution est analogue au passage des cartes au trait d’auparavant aux images par satellite de Google. Le zoomage d’anciennes cartes ne procurait pas plus de dĂ©tails ou d’information. De mĂŞme, le zoomage de donnĂ©es d’IRM ne fournit pas plus de dĂ©tails – il rĂ©vèle seulement la pixellisation de 1 mm. L’atlas du cerveau BigBrain est l’équivalent du service Google Street View, la fonction de zoomage donne des Ă©lĂ©ments d’information qui n’étaient pas offerts avant en 3D.Â
Les atlas actuels reposent sur des coupes histologiques et sont bidimensionnels. BigBrain redéfinit ces cartes traditionnelles de neuroanatomie, comme celles de Brodmann, en présentant une vue ultra-précise du cerveau au moyen de techniques 3D entièrement automatisées. Les atlas fondés sur des données d’IRM ne permettent pas l’intégration d’information à l’échelle des couches corticales, des colonnes corticales, des microcircuits ou de cellules plus grandes. BigBrain permet aux chercheurs de voir le cerveau à une de résolution 20 micromètres (1000 micromètres dans un millimètre).
Les possibilitĂ©s d’exploration et d’analyse du cerveau humain de BigBrain sont innombrables. BigBrain peut servir Ă intĂ©grer et Ă mettre en corrĂ©lation des donnĂ©es de diverses modalitĂ©s : par exemple, gĂ©nĂ©tique, neuroscience molĂ©culaire, Ă©lectrophysiologique et pharmacologique. BigBrain permettra et accĂ©lĂ©rera la modĂ©lisation informatique pour simuler des fonctions du cerveau, le dĂ©veloppement normal du cerveau et sa dĂ©gĂ©nĂ©rescence causĂ©e par la maladie. BigBrain amĂ©liorera grandement l’importance et l’interprĂ©tation de donnĂ©es in vivo dynamiques de faible rĂ©solution obtenues par IRM et TEP, en permettant de les combiner avec les dĂ©tails Ă©normes et la rĂ©solution spatiale de l’atlas statique BigBrain. BigBrain amĂ©liorera les interventions neurochirurgicales, par exemple l’implantation d’électrodes de stimulation profonde du cerveau et fera avancer la recherche clinique, par exemple, pour localiser le site de l’épilepsie rebelle et certains types particuliers de cellules nerveuses.Â
Ces travaux ont Ă©tĂ©Â subventionnĂ© par le Portfolio project “Supercomputing and Modeling for the Human Brain,” et financĂ© par l'association ±á±đ±ôłľłó´Ç±ôłŮłúĚý´ˇ±ô±ô±đłľ˛ą˛µ˛Ô±đ, et le Human Brain Project, un projet FET Flagship.
Le Neuro
L’Institut et hôpital neurologiques de Montréal, le Neuro, est un centre médical universitaire unique qui se consacre aux neurosciences. Fondé en 1934 par le Dr Wilder Penfield, le Neuro a acquis une renommée internationale pour son intégration de la recherche, de ses soins exceptionnels aux patients et de sa formation spécialisée, essentiels à l’avancement de la science et de la médecine. À la fois institut de recherche et d’enseignement de l’Université McGill, le Neuro constitue l’assise de la mission en neurosciences du Centre universitaire de santé McGill. Les chercheurs du Neuro sont des chefs de file reconnus mondialement pour leur expertise en neurosciences cellulaire et moléculaire, en imagerie du cerveau, en neurosciences cognitives, ainsi que dans l’étude et le traitement de l’épilepsie, de la sclérose en plaques et de troubles neuromusculaires. Pour tout renseignement, veuillez consulter leneuro.com
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