Le cerveau des nouveau-nés déjà organisé en réseaux fonctionnels

Dès la naissance, le cerveau humain est organisé en réseaux qui soutiennent les fonctions mentales telles que la vision et l’attention, selon une nouvelle étude.

Des études antérieures avaient montré que les adultes avaient sept de ces réseaux fonctionnels dans le cerveau. Cette étude, la première à adopter une approche fine du cerveau entier chez les nouveau-nés, a révélé que cinq de ces réseaux fonctionnent à la naissance.

Fondamentalement, l’étude a également révélé une variabilité individuelle des réseaux chez les nouveau-nés, ce qui peut avoir des implications sur la façon dont la génétique affecte le comportement chez les adultes.

“Pendant des siècles, les humains se sont interrogés sur ce qui les rend uniques et sur le rôle de la programmation génétique par rapport à notre expérience de toute une vie”, a déclaré Zeynep Sayguineauteur principal de l’étude et professeur adjoint de psychologie à l’Ohio State University.

“Notre étude montre une variabilité dans le cerveau à la naissance qui peut être liée à certaines des différences de comportement que nous observons chez les adultes.”

L’étude, publiée récemment dans la revue NeuroImageétait dirigé par M. Fiona Molloyétudiante diplômée en psychologie à l’Ohio State.

Les chercheurs ont analysé les IRMf du cerveau de 267 nouveau-nés, la plupart âgés de moins d’une semaine, qui faisaient partie du Développement du projet Connectome humain. Tous les nourrissons ont été scannés pendant 15 minutes pendant leur sommeil.

L’étude impliquait l’analyse des plus petits morceaux de cerveau possibles avec l’IRM – appelés voxels ou pixels volumétriques – pour voir comment les signaux de chaque voxel étaient liés à d’autres voxels dans le cerveau.

“Même lorsque nous dormons, le cerveau est actif et différentes parties communiquent entre elles”, a déclaré Saygin.

“Nous identifions les réseaux en trouvant quelles parties du cerveau présentent des schémas d’activité similaires en même temps – par exemple, lorsqu’une zone s’active, l’autre le fait aussi. Ils parlent les uns aux autres.”

Les résultats ont montré cinq réseaux chez les nouveau-nés qui ressemblaient à ceux trouvés chez les adultes : les réseaux visuel, par défaut, sensorimoteur, d’attention ventrale et de vision de haut niveau.

Les adultes ont deux réseaux supplémentaires introuvables dans le cerveau des nouveau-nés : les réseaux de contrôle et limbique. Ceux-ci sont tous deux impliqués dans des fonctions de niveau supérieur, a expliqué Saygin.

Le réseau de contrôle permet aux adultes de faire des plans pour atteindre leurs objectifs. Le réseau limbique est impliqué dans la régulation émotionnelle.

“Les bébés ont peu de contrôle cognitif et de régulation émotionnelle, il n’est donc pas surprenant que ces réseaux ne soient pas développés”, a déclaré Saygin.

“Mais une possibilité aurait été qu’ils soient mis en place à la naissance et qu’ils aient juste besoin d’être affinés. Ce n’est pas ce que nous avons trouvé, cependant. Ces réseaux ne sont pas encore là du tout et doivent se développer par l’expérience.

Fiona MolloyLes chercheurs ont également examiné les différences individuelles dans les réseaux cérébraux des nouveau-nés étudiés. Les résultats ont montré que le réseau d’attention ventral présentait la plus grande variabilité chez les nouveau-nés. C’est le réseau impliqué dans la direction de l’attention sur un stimulus important rencontré dans le monde, en particulier quelque chose qui peut être inattendu.

“Nos résultats suggèrent que le réseau d’attention ventrale est une source stable de variabilité individuelle qui existe à la naissance et persiste peut-être tout au long de la vie”, a-t-elle déclaré.

Chez l’adulte, cette variabilité individuelle dans l’organisation du réseau a été liée au comportement et à différents troubles.

“Nous voyons des différences individuelles dans l’organisation du réseau dès la naissance, et il pourrait être intéressant de voir si ces différences prédisent le comportement ou le risque de troubles psychologiques plus tard dans la vie”, a déclaré Molloy.

Dans une autre analyse, les chercheurs ont utilisé des échantillons de tissus de cerveaux humains disponibles via l’Allan Human Brain Atlas pour explorer comment les différences dans les réseaux cérébraux chez les nouveau-nés peuvent être liées à des différences dans l’expression des gènes – le processus d’activation ou d’activation des gènes.

Ils ont trouvé plusieurs gènes dans les échantillons de tissus cérébraux qui pourraient avoir conduit aux organisations cérébrales spécifiques qu’ils ont trouvées chez les nouveau-nés individuels de l’étude.

“Cela pourrait découvrir une base génétique potentielle expliquant pourquoi nous constatons ces différences dans les réseaux de nouveau-nés dans notre étude”, a-t-elle déclaré.

Les recherches futures examineront comment ces réseaux se développent au fil du temps pour mieux comprendre le rôle de la programmation génétique et de l’expérience dans la production de variabilité dans ces réseaux.

“Nous voulons mieux comprendre la trajectoire de développement de ces réseaux pour savoir comment les gènes et l’expérience sont liés au comportement et aux résultats futurs”, a déclaré Saygin.

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