Des signaux électriques circulent continuellement dans le cerveau grâce à un réseau complexe de fibres nerveuses. Bien que ces impulsions électriques soient essentielles, elles peuvent dégénérer et causer des problèmes neurologiques ou mentaux. Actuellement, la stimulation cérébrale aide à « rétablir » la communication défectueuse entre les régions du cerveau. L’Australie, par exemple, utilise la stimulation non invasive pour traiter les troubles dépressifs majeurs.
En fait, la stimulation d’une région du cerveau avec des impulsions électriques ou magnétiques provoque une cascade de signaux. Seulement, les connaissances sur le déplacement de ces cascades restent aujourd’hui encore limitées. Pourtant, la précision de ces données est importante pour améliorer considérablement les thérapies de stimulation cérébrale.
Un groupe de chercheurs a donc mené une étude pour mieux comprendre ce phénomène des plus complexes. L’équipe a publié ses résultats dans la revue Neuron.
Aux grands maux, les grands remèdes
L’observation de la circulation des signaux cérébraux est difficile à cause de la vitesse à laquelle les signaux électriques circulent. Ils passent d’une zone du cerveau à une autre à une vitesse phénoménale qui se mesure en millième de seconde. De plus, le réseau de fibres nerveuses qui connecte toutes les régions du cerveau est d’une grande complexité.
Pour cette étude, l’équipe a ainsi utilisé des électrodes invasives pour suivre avec précision la propagation des cascades de signaux. Les électrodes en question sont insérées chirurgicalement dans le cerveau des patients consentants. Ils permettent non seulement de stimuler légèrement une partie du cerveau, mais aussi d’enregistrer l’activité cérébrale du sujet. En outre, les chercheurs ont utilisé l’IRM afin de reproduire le plan complet des connexions neuronales, appelé connectome.
Dans le cadre de cette recherche, les scientifiques ont pu étudier le cas de 550 patients atteints d’épilepsie sévère grâce à cette méthode. Les sujets se trouvent dans 20 hôpitaux répartis en Amérique du Nord, en Asie et en Europe.
L’espoir de meilleurs traitements
Actuellement, il existe deux grandes hypothèses pour expliquer comment les signaux électriques se propagent en cascade dans le connectome. La première veut que les signaux parcourent les chemins les plus courts. La deuxième estime qu’ils se diffusent dans le réseau à la manière dont l’eau s’écoule dans un réseau de tuyaux. À chaque jonction, le flux se divise et s’affaiblit de plus en plus. Cependant, lorsque des chemins divergents se rejoignent plus bas, l’intensité augmente à nouveau.
Justement, les résultats de la présente recherche semblent confirmer davantage la deuxième hypothèse, celle du flux diffusif. Cette étude est importante pour mieux comprendre l’influence du câblage physique dans le réseau neuronal sur les activités et les fonctions cérébrales.
En outre, cette étude contribuera sûrement à l’amélioration des traitements de stimulation cérébrale qui visent à soigner les problèmes de santé mentale et les problèmes neurologiques.
SOURCE : SCIENCEALERT