Il est difficile de comprendre comment fonctionne le cerveau, en particulier comment l’information est traitée au cours de différentes activités, sans savoir combien d’axones sont dans le cerveau et combien relient différentes régions fonctionnelles. Une approche de Burke Rosen et Eric Halgren de l’Université de Californie, San Diego, États-Unis, publiée le 24 mars dans la revue en libre accès Biologie PLOSmontre que malgré l’importance fonctionnelle des connexions entre les grandes régions du cerveau, le nombre réel de ces connexions est faible.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont combiné les données d’IRM de diffusion du projet Human Connectome avec des coupes histologiques du corps calleux, le tractus principal qui relie les côtés gauche et droit du cerveau. Le connectome humain cartographie la force de toutes les connexions dans le cerveau mais ne fournit pas le nombre réel d’axones, tandis que les coupes histologiques permettent d’estimer le nombre d’axones emballés dans un volume donné. La combinaison des forces de connexion avec les densités d’axones a donné des estimations du nombre d’axones dans le cortex cérébral.
L’analyse a révélé que près de 2,5 milliards d’axones à longue portée traversent le cortex cérébral. Cependant, malgré ce grand nombre, ils ont constaté que le nombre de connexions entre les différentes régions cérébrales fonctionnelles était assez faible. Par exemple, sur les 130 millions d’axones estimés dans le tractus arcuatus-fasciculus, seuls environ 1 à 2 millions (moins de 2%) étaient directement connectés aux zones de Broca et de Wernicke, une connexion nécessaire pour une capacité de langage normale. Le modèle prédit que d’autres longues connexions, comme celles de l’hippocampe au cortex frontal, nécessaires à la récupération de la mémoire, se font en plusieurs étapes. Les résultats permettront ainsi d’améliorer les modèles de cognition, en particulier les processus qui reposent sur les connexions entre les régions distales du cerveau.
« Un problème majeur non résolu est de savoir comment le cortex humain intègre le traitement de l’information à travers ses 16 milliards de neurones à sa surface pour unifier la conscience », ajoute Rosen. « Notre découverte selon laquelle les zones corticales sont peu connectées les unes aux autres implique que cette intégration est réalisée soit en reliant les connexions locales denses, soit via des axones rares, extraordinairement privilégiés et à longue portée. »
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