INTRODUCTION
Au XIXe siècle, les travaux de Paul Broca et Carl Wernicke ont commencé à attribuer certaines régions du cerveau à certaines fonctions, et au début du XXe siècle, des neuroanatomistes comme Santiago Ramón y Cajal ont commencé à révéler la trame fine des neurones et leurs types. En 1909, l’Allemand Korbinian Brodmann a publié la première cartographie complète des régions du cortex cérébral, basée sur l’organisation de son architecture cellulaire.
DÉVELOPPEMENT
Tout au long du XXe siècle, l’introduction de nouvelles techniques de neuro-imagerie et les progrès de l’informatique ont permis un bond spectaculaire dans la cartographie du cerveau. Un exemple en est l’atlas publié en 2013 par le projet BigBrain, une initiative de l’Institut neurologique de Montréal et du Forschungszentrum Jülich allemand. Les chercheurs se sont basés sur le cerveau sain d’une femme décédée à l’âge de 65 ans. L’organe a d’abord été scanné par imagerie par résonance magnétique, puis sectionné en 7 404 tranches de 20 microns d’épaisseur à l’aide d’un microtome. Une fois toutes les sections colorées et numérisées en haute résolution à l’aide d’un scanner optique, le système informatique s’est chargé de la reconstruction numérique.
Après cinq ans de travail, le résultat est une carte en 3D avec une résolution de 20 microns. À titre de comparaison, cette définition est 50 fois supérieure à celle obtenue par d’autres projets de cartographie cérébrale tels que l’Allen Brain Atlas, un projet promu par Paul Allen, cofondateur de Microsoft, dont la résolution est de 1 millimètre. L’atlas BigBrain est disponible sur Internet, librement accessible à tout utilisateur, et le niveau de zoom qu’il offre permet de voir les neurones individuels.
BigBrain et l’atlas cérébral Allen ne sont que deux initiatives parmi d’autres qui s’attaquent à la cartographie du cerveau par différentes techniques et à différents niveaux de complexité et de détail. Le projet Connectome humain, piloté par les National Institutes of Health (NIH) des États-Unis, a rassemblé des données de neuro-imagerie provenant du cerveau de 1 200 personnes afin de créer un connectome, une grande carte des connexions, c’est-à-dire les autoroutes le long desquelles les processus cérébraux se déroulent. Le Human Brain Project, financé par l’Union européenne, comprend diverses initiatives telles que BigBrain lui-même, dans le cadre d’une infrastructure visant à faire progresser la connaissance de la structure et de la fonction du cerveau et sa simulation informatique ; les États-Unis participent à l’initiative BRAIN des NIH, tandis que le Japon a lancé le projet Brain/MINDS.
CONCLUSION
La science est déjà parvenue à décortiquer dans les moindres détails le cerveau d’organismes simples comme les vers, mais aussi à cartographier entièrement le cerveau d’espèces remarquablement plus complexes comme la souris. Dans le cerveau humain, vaste et complexe, il y a encore beaucoup de «terra incognita», mais c’est une voie d’exploration que nous empruntons et qui est appelée à transformer nos connaissances et notre capacité à lutter contre les maladies neurodégénératives, l’un des grands défis médicaux et scientifiques du XXIe siècle.
Je vous invite à voir le travail de Google et du laboratoire Lichtman de l’université de Harvard, qui ont réussi à révéler l’intimité du cerveau à travers 225 millions d’images. (c’est la cartographie 3D du cerveau en image).