Un atlas 3D détaillé d'un cerveau humain

Une nouvelle ressource permettra aux scientifiques d'explorer l'anatomie d'un seul cerveau en trois dimensions avec beaucoup plus de détails qu'auparavant, une possibilité que ses créateurs espèrent guider la quête pour cartographier l'activité cérébrale chez l'homme. La ressource, baptisée BigBrain, a été créée dans le cadre de la Projet Cerveau Humain et est disponible gratuitement en ligne à l'usage des scientifiques.

Faire des connexions: Les protubérances sur ce modèle 3-D d'un neurone sont des terminaux pré-synaptiques - des points où la cellule formera des connexions avec d'autres neurones.

Les chercheurs à l'origine du BigBrain, dirigés par Katrin Amunts du Centre de recherche de Jülich et de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf en Allemagne, ont imagé le cerveau d'une femme décédée en bonne santé de 65 ans à l'aide d'une IRM, puis ont intégré le cerveau dans de la paraffine et l'ont coupé. en 7 400 tranches de seulement 20 micromètres d'épaisseur chacune. Chaque tranche a été montée sur une lame et imagée numériquement à l'aide d'un scanner à plat.

Alain Evans , professeur à l'Institut neurologique de Montréal de l'Université McGill à Montréal, Canada, et auteur principal d'un article qui rapporte les résultats dans la revue La science , explique que son équipe a ensuite relevé le défi technique d'essayer d'assembler 7 500 feuilles d'emballage Saran en un objet tridimensionnel à l'aide du traitement d'image numérique. De nombreuses tranches présentaient de petites déchirures, déchirures et distorsions. L'équipe a donc édité manuellement les images pour corriger les principaux signes de dommages, puis a utilisé un programme automatisé pour les corrections mineures. Guidés par des images IRM précédemment prises et des relations entre les sections voisines, ils ont ensuite aligné les sections pour créer un objet 3D continu représentant environ un téraoctet de données.

Tranché : Les chercheurs ont utilisé un outil appelé microtome pour couper un cerveau en tranches de 20 micromètres d'épaisseur.

Evans dit que les atlas tridimensionnels existants de l'anatomie du cerveau humain sont généralement limités par la résolution des images IRM, d'environ un millimètre. L'atlas BigBrain, en revanche, permet de zoomer jusqu'à environ 20 micromètres dans chaque dimension. Cela ne suffit pas pour analyser des cellules cérébrales individuelles, mais cela permet de distinguer comment les couches de cellules sont organisées dans le cerveau.

Josué Sanes, un neuroscientifique de l'Université Harvard, affirme que le projet représente un pas vers la réalisation de l'aspiration des neuroscientifiques à regarder le cerveau humain avec le type de résolution cellulaire [avec laquelle] nous pouvons regarder les cerveaux de souris ou de mouches. Mais alors que l'atlas est une réalisation technique qui donne une vue sans précédent de l'anatomie d'un cerveau entier, il ne peut pas répondre aux questions sur l'activité ou la fonction cérébrale, ou sur les connexions entre les cellules du cerveau. L'atlas ne représente également qu'un seul cerveau, il ne capture donc pas la variabilité entre les cerveaux.

Mais Evans dit que cela peut être une ressource importante pour les recherches futures. L'un des objectifs plus larges de plusieurs initiatives sur le cerveau dans le monde, y compris le projet européen et l'initiative naissante BRAIN aux États-Unis (voir The Brain Activity Map ) - est d'intégrer différents types de données sur la structure et la fonction du cerveau, dit-il, et de créer modèles informatiques du cerveau pour étudier des processus tels que le développement de l'enfant ou les maladies neurologiques. Evans dit qu'un tel travail dépend d'une image claire de l'anatomie du cerveau comme référence, et le BigBrain peut servir de plate-forme sur laquelle d'autres informations peuvent être cartographiées. C'est le vaisseau-mère, dit-il.

Les chercheurs prévoient de mener des études intégrant le BigBrain avec d'autres types de données, examinant des questions telles que la façon dont les gènes sont exprimés et la façon dont les neurotransmetteurs sont distribués dans le cerveau. Ils espèrent répéter ce travail dans d'autres cerveaux pour commencer à regarder comment leurs structures varient.

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