STIMULATION CÉRÉBRALE: On commence tout juste à comprendre ce qui se passe – PLoS Computational Biology

Que se passe-t-il quand le cerveau est stimulé artificiellement ? Ces chercheurs de l’Université de Buffalo apportent de premières réponses avec cette étude par IRM et leurs cartographies de l’activation du cerveau lorsqu’on stimule l’une de ses 83 régions…De premiers outils à destination des cliniciens, présentés dans la revue PLoS Computational Biology.

La stimulation du cerveau par l’électricité ou d’autres moyens peut contribuer à soulager les symptômes de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques, de l’épilepsie à la dépression. Ainsi, différents types de stimulation cérébrale ont été envisagés pour soulager les symptômes de la maladie de Parkinson et d’Alzheimer, pour contribuer à effacer certaines séquelles de l’AVC, contribuer à traiter l’anorexie ou a contrario l’hyperphagie. Engin, on a même envisagé la stimulation cérébrale durant le sommeil pour stimuler la consolidation de la mémoire.

Quand un clinicien doit traiter un trouble neurologique précis chez un patient, comment peut-il décider quelles zones du cerveau stimuler ?  » L’architecture du cerveau est comparable à un réseau de zones interconnectées qui interagissent les unes avec les autres de façon complexe. Les chercheurs l’Université de Pennsylvanie et de l’Université de Buffalo ont reconstitué ces états ou cartographies du cerveau (visuels ci-contre) à partir de l’IRM, et observent des étendues de matière blanche qui relient les différentes zones du cerveau. Puis ils parviennent à modéliser l’activité du cerveau chez 8 participants : leur activité cérébrale est cartographiée par IRM alors que l’équipe stimule chacune des 83 régions du cerveau de chaque participant. Les chercheurs identifient ainsi des tendances communes, en fonction du site de stimulation.

–   Des hubs ou sites de concentration de réseaux qui relient plusieurs zones du cerveau par l’intermédiaire de la substance blanche du cerveau présentent ce que les chercheurs appellent un  » fort effet fonctionnel  » : en pratique, stimuler ces zones aboutit à l’activation globale de nombreuses autres zones du cerveau. Ainsi, l’activation de certaines zones du cerveau peut  » mettre  » le cerveau dans toute une série d’états ou de zones stimulées, alors que la stimulation d’autres zones entraine beaucoup moins d’effets.

–   L’effet fonctionnel est particulièrement significatif lorsqu’on stimule 2 sous-réseaux du cerveau déjà connus pour contenir plusieurs centres régionaux : le réseau subcortical (composé de zones relativement précoces, essentielles pour le traitement des émotions) et le réseau du mode par défaut (composé de zones au développement plus tardif).

–   Stimuler le réseau subcortical aboutit à des changements globaux, avec une grande diversité de zones activées, stimuler les zones du réseau du mode par défaut conduit également à de multiples nouveaux états cérébraux.

–   La substance blanche fait la jonction entre les différentes zones et médie cette activation.

–   En revanche, stimuler des zones comme le cortex sensoriel entraîne un effet plus limité sur l’activité cérébrale.

Des modèles qui suggèrent 2 types principaux de thérapie par stimulation cérébrale : une approche  » reset général  » qui modifie la dynamique globale du cerveau ou une approche plus ciblée qui met l’accent sur la dynamique de quelques zones spécifiques.

Source: PLOS Computational Biology, Sept 2016 DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005076 Stimulation-Based Control of Dynamic Brain Networks

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