D'abord compilé un atlas complet du cerveau humain avec une résolution cellulaire de 1 μm / pixel

Plusieurs images de l'atlas du cerveau humain. Image: Allen Institute for Brain Science

Connaître la structure anatomique détaillée du cerveau humain est crucial pour comprendre sa fonctionnalité. Les atlas de référence existants ne sont pas de haute qualité: ils ont une résolution relativement faible ou sont incomplets, ou manquent d'annotations de structure. Pendant longtemps, les atlas du cerveau humain étaient inférieurs aux atlas du cerveau des vers, des mouches et des souris en termes de qualité, de résolution spatiale et d'exhaustivité. Cela est dû aux limitations techniques dues à la taille et à la complexité énormes du cerveau humain. Inutile de dire que si les atlas d'il y a cent ans sont encore souvent utilisés en médecine.

Il est bon que des mécènes tels que le cofondateur de Microsoft, Paul Allen, soient restés dans le monde. Un demi-milliard de dollars investi dans un projet de recherche sur le cerveau humain a donné des résultats.

Des scientifiques de l'Allen Institute for Neuroscience (Allen Institute for Brain Science) ont comblé une grande lacune scientifique - et ont préparé l' atlas numérique le plus complet et le plus détaillé du cerveau humain à ce jour . Il a été compilé par la neuroimagerie, l'examen histologique à haute résolution et la chimioarchitecture cérébrale d'une femme de 34 ans (comme vous le savez, le cerveau d'une femme n'est pas structurellement et fonctionnellement différent de celui d'un homme).

Pour compiler l'atlas, nous avons dû utiliser l'imagerie par résonance magnétique, l'imagerie par diffusion (IRM de diffusion) et 1356 grandes plaques anatomiques de la taille de l'hémisphère cérébral pour l'immunohistochimie (IHC) et des études utilisant la méthode Nissl avec une résolution cellulaire, soit 1 μm / pixel.

Plus tôt cette année, des chercheurs du Human Connectome Project ont annoncé la création d'un atlas du cerveau humain . Ils ont compilé des images obtenues par IRM chez 210 adultes. Mais une telle image ne peut même pas être comparée à l'atlas détaillé d'une femme au niveau cellulaire, qui a été compilé à l'Institut Allen pour les neurosciences.

«Il s'agit de l'atlas le plus structurellement complet à ce jour, et nous espérons qu'il servira de référence de référence pour le cerveau humain dans diverses disciplines scientifiques», déclareEd Lein, Ph.D. et chercheur à l'Allen Institute for Neuroscience. À l'avenir, cet atlas sera utile comme référence de base pour superposer d'autres cartes du cerveau humain, y compris des cartes fonctionnelles ou des cartes de la composition cellulaire du cerveau. Il s'agit d'une sorte de cadre unique pour intégrer de nombreuses études scientifiques, combinant différents types de données sur le cerveau humain.

L'atlas comprenait des images complètement annotées de 862 structures cérébrales, y compris 117 voies (voies neuronales) dans la substance blanche et plusieurs nouvelles structures cyto et chimioarchitecturales isolées. Ces annotations, obtenues à partir de plaques anatomiques et d'études Nissl, ont également été transférées sur les images IRM correspondantes, où le cerveau était encore en général, non coupé.


Atlas du cerveau humain.Illustration: Allen Institute for Brain Science

Dans le nouveau cortex (néocortex), les chercheurs ont délimité des zones distinctes: rainures, convolutions et champs Broadman modifiésafin d'unir les parcelles anatomiques macroscopiques et les parcelles chimioarchitecturales microscopiques en une seule structure.

Afin de créer une ontologie complète du cerveau et de distinguer précisément les régions individuelles dans les coupes transversales, les scientifiques de l'Institut Allen ont dû développer un nouveau scanner capable de numériser avec une résolution micrométrique des sections minces de tissu de la taille d'un hémisphère complet du cerveau.

Les scientifiques ont fait un excellent travail. L'atlas du cerveau de la femme créé par eux est si détaillé qu'il permet de déterminer assez précisément les zones structurelles correspondantes dans le cerveau d'autres personnes selon l'IRM.

Un atlas numérique interactif du cerveau, compilé à l'Institut Allen pour les neurosciences, est disponible gratuitement pour la communauté scientifique du monde entier. Sur le site, il est intégré aux atlas d'expression génique existants compilés dans le même institut.

L'atlas numérique dans son format est très différent des atlas classiques. Le format interactif vous permet de «voyager» à travers le cerveau, de changer l'échelle de macroscopique à microscopique - de parties entières du cerveau à des neurones spécifiques. Dans le même temps, l'atlas contient des informations absolument exactes provenant d'articles scientifiques qui ont été examinés.


L'Allen Institute of Neuroscience est une institution de recherche privée fondée par Paul Allen, l'un des fondateurs de Microsoft. Le philanthrope a investi plus d'un demi-milliard de dollars dans un projet scientifique pour compiler un atlas du cerveau humain. Ce projet s'appelle le Medical Manhattan Project .

Le Medical Manhattan Project devrait aider à comprendre comment se déroule le processus de pensée d'une personne: «En tant qu'ancien programmeur, je suis très intéressé par le fonctionnement du cerveau humain, la façon dont les informations sont réellement traitées», a déclaré Allen dans une interview. - Même après avoir approfondi un peu la neurologie, vous commencez à comprendre que tout est interconnecté. Autrement dit, le cerveau essaie d'utiliser tout ce qui est possible: vision, audition, expérience passée. Tout cela est utilisé par le cerveau pour calculer ce que l'animal (que ce soit une souris ou un humain) devrait faire plus. »

Idéalement, l'atlas du cerveau humain aidera à comprendre la chose la plus importante - qu'est-ce que la conscience.


Un article scientifique est publié dans la revue Journal of Comparative Neurology (doi: 10.1002 / cne.24080). En fait, l'atlas de 350 pages occupait tout le numéro de ce magazine.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397783/