Le connectome humain, système structurel des voies neuronales, se développe à mesure que les individus vieillissent. Une nouvelle étude montre que la vitesse de transmission entre les régions du cerveau augmente jusqu’au début de l’âge adulte. Mieux comprendre la transmission neuronale pourrait améliorer la compréhension des troubles psychologiques.
Augmentation de la vitesse de transmission dans le cerveau à l’âge adulte
On pensait souvent que la vitesse de transmission de l’information entre les régions du cerveau se stabilisait pendant la préadolescence. Cependant, une nouvelle étude publiée dans Nature Neuroscience par des chercheurs de la Mayo Clinic et leurs collègues néerlandais a révélé que les vitesses de transmission continuent d’augmenter jusqu’au début de l’âge adulte.
Les problèmes tels que l’anxiété, la dépression et les troubles bipolaires peuvent apparaître à la fin de l’adolescence et au début de l’âge adulte. Une meilleure compréhension du développement du cerveau pourrait aider les cliniciens à proposer des thérapies pour traiter ces troubles.
“Une compréhension fondamentale de la trajectoire de développement des circuits cérébraux peut aider à identifier les périodes sensibles du développement où les médecins pourraient proposer des thérapies à leurs patients”, explique Dora Hermes, Ph.D., ingénieure biomédicale à la Mayo Clinic et auteure principale de l’étude.
Le connectome humain et la vitesse de signalisation neuronale
Le connectome humain, système structurel des voies neuronales dans le cerveau ou le système nerveux, se développe à mesure que les individus vieillissent. Cependant, la manière dont les changements structurels affectent la vitesse de signalisation neuronale n’a pas été bien décrite.
“Tout comme le temps de transit pour un camion dépend de la structure de la route, la vitesse de transmission des signaux entre les zones cérébrales dépend de la structure des voies neuronales”, explique le Dr Hermes. “Le connectome humain mûrit pendant le développement et le vieillissement et peut être affecté par la maladie. Tous ces processus peuvent affecter la vitesse du flux d’information dans le cerveau.”
L’étude et ses résultats
Dans l’étude, le Dr Hermes et ses collègues ont stimulé des paires d’électrodes avec une impulsion électrique brève pour mesurer le temps nécessaire aux signaux pour voyager entre les régions cérébrales chez 74 participants âgés de 4 à 51 ans. Les mesures intracrâniennes ont été effectuées dans une petite population de patients qui avaient des électrodes implantées pour la surveillance de l’épilepsie au University Medical Center Utrecht, aux Pays-Bas.
Les retards de réponse dans les régions cérébrales connectées ont montré que les vitesses de transmission dans le cerveau humain augmentent tout au long de l’enfance et même jusqu’au début de l’âge adulte. Elles atteignent un plateau autour de 30 à 40 ans.
Les données de l’équipe indiquent que les vitesses de transmission chez les adultes étaient environ deux fois plus rapides que celles généralement observées chez les enfants. Les vitesses de transmission étaient également généralement plus rapides chez les sujets âgés de 30 ou 40 ans par rapport aux adolescents.
La vitesse de transmission du cerveau est mesurée en millisecondes, une unité de temps égale à un millième de seconde. Par exemple, les chercheurs ont mesuré la vitesse neuronale d’un patient de 4 ans à 45 millisecondes pour un signal voyageant des régions frontales aux régions pariétales du cerveau. Chez un patient de 38 ans, le même trajet a été mesuré à 20 millisecondes. À titre de comparaison, un clignement d’œil dure environ 100 à 400 millisecondes.
Prochaines étapes et implications
Les chercheurs travaillent à caractériser la connectivité induite par la stimulation électrique dans le cerveau humain. L’une des prochaines étapes consiste à mieux comprendre comment les vitesses de transmission changent avec les maladies neurologiques. Ils collaborent avec des neurochirurgiens et des neurologues pédiatriques pour comprendre comment les maladies modifient les vitesses de transmission par rapport à ce qui serait considéré comme étant dans la plage normale pour un certain groupe d’âge.
La recherche est soutenue par le National Institute of Mental Health des National Institutes of Health (R01MH122258).
