Comment le cerveau n’est pas symétrique —


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  • À première vue, le corps humain semble symétrique : deux bras, deux jambes, deux yeux, deux oreilles, même le nez et la bouche semblent se refléter sur un axe imaginaire divisant les visages de la plupart des gens. Et enfin, le cerveau : il est divisé en deux moitiés qui ont à peu près la même taille, et les sillons et renflements suivent également un schéma similaire. Mais la première impression est trompeuse : les différentes régions du cerveau présentent des différences subtiles mais fonctionnellement pertinentes entre les côtés gauche et droit. Les deux hémisphères sont spécialisés pour différentes fonctions. L’attention spatiale, par exemple, est principalement traitée dans l’hémisphère droit chez la plupart des gens, tandis que le langage est largement traité dans l’hémisphère gauche. De cette façon, le travail peut être réparti plus efficacement entre les deux moitiés et ainsi l’éventail des tâches est globalement élargi.

    Mais cette soi-disant latéralisation, la tendance des régions cérébrales à traiter davantage certaines fonctions dans l’hémisphère gauche ou droit, varie d’une personne à l’autre. Et pas seulement dans la minorité dont les cerveaux sont spécialisés en miroir inversé par rapport à la majorité. Même les personnes avec des cerveaux disposés de manière classique diffèrent dans l’ampleur de leur asymétrie. Des études antérieures avaient montré que cela, à son tour, pouvait également affecter les fonctions elles-mêmes. Par exemple, un manque d’asymétrie gauche de certaines zones du langage est observé dans la dyslexie. Une latéralisation cérébrale insuffisante semble également jouer un rôle dans des maladies telles que la schizophrénie et les troubles du spectre autistique ou dans l’hyperactivité chez les enfants.

    Jusqu’à présent, cependant, il n’était pas clair dans quelle mesure la variance de l’asymétrie cérébrale, d’un individu à l’autre, est héréditaire et dans quelle mesure est-elle due à des demandes différentes ? De plus, des caractéristiques similaires d’asymétrie cérébrale sont-elles également présentes chez les singes ?

    Les scientifiques de l’Institut Max Planck pour les sciences cognitives et cérébrales humaines (MPI CBS) et du Forschungszentrum Juelich (FZJ) ont maintenant étudié l’asymétrie des gradients fonctionnels, décrivant les axes des variations douces de la fonction cérébrale à travers le cortex. Ils ont découvert qu’il existe des variations subtiles dans l’organisation fonctionnelle des régions cérébrales du côté gauche et droit du cerveau. Du côté gauche, les régions impliquées dans le traitement du langage sont les plus éloignées de celles impliquées dans la vision et la sensation. Alors que du côté droit, le réseau dit frontopariétal, responsable de l’attention et de la mémoire de travail, par exemple, est le plus éloigné de ces régions sensorielles. Les chercheurs ont également découvert que les différences individuelles dans ces arrangements fonctionnels étaient héréditaires, ce qui signifie qu’elles sont en partie influencées par des facteurs génétiques. Dans le même temps, une grande partie de cette asymétrie dans le cerveau humain ne pouvait pas être expliquée par des facteurs génétiques. Cela signifie qu’une certaine asymétrie est influencée, au moins en partie, par l’expérience de la personne.

    De plus, l’équipe a découvert que les cerveaux humains sont plus asymétriques que ceux des singes. « Il est probable que l’asymétrie fonctionnelle observée reflète l’interaction des effets génétiques et non génétiques dérivés d’expériences personnelles », explique Bin Wan, doctorant au MPI CBS et auteur principal de l’étude maintenant publiée dans la revue eLife. En effet, chez les personnes âgées, ils ont observé une asymétrie réduite vers la droite, suggérant une variation subtile tout au long de la vie.

    « Nous voulons comprendre pourquoi des différences subtiles entre les hémisphères gauche et droit sont pertinentes pour le langage et l’attention, et impliquées dans divers troubles du développement », explique Sofie Valk, responsable de l’étude et du groupe de recherche en neurogénétique cognitive au MPI CBS. « Si nous comprenons l’héritabilité de l’asymétrie, ce serait une première étape vers la compréhension du rôle des facteurs génétiques et environnementaux dans la formation de ce trait. Nous pourrions éventuellement être en mesure de déterminer où quelque chose ne va pas lorsque la différence entre gauche et droite est perturbé. »

    Les chercheurs ont étudié ces connexions à l’aide de deux bases de données, l’une contenant des scintigraphies cérébrales humaines, y compris des jumeaux, et l’autre contenant des scintigraphies cérébrales de 19 singes macaques. En comparant des jumeaux monozygotes, des jumeaux dizygotes et des individus non apparentés, ils ont pu déterminer en quoi les frères et sœurs diffèrent les uns des autres et, par conséquent, ce qui n’est pas génétiquement déterminé mais dû à des influences environnementales. À son tour, la comparaison avec les macaques a montré clairement où se situent les différences entre les humains et les singes et qui sont apparues au cours de l’évolution. Les scientifiques ont calculé ces différences à l’aide d’une organisation de connectivité cérébrale fonctionnelle de faible dimension. Cela révèle la mesure dans laquelle des régions cérébrales distinctes peuvent travailler ensemble. Les chercheurs ont calculé cette caractéristique organisationnelle dans chaque hémisphère, puis ont calculé l’indice d’asymétrie en soustrayant la droite de la gauche.

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