Un nouvel atlas num茅rique en 3D r茅volutionnaire du cerveau
Imaginez pouvoir faire un zoom dans le cerveau pour observer diverses cellules, tout comme le zoom dans les cartes mondiales de Google permet de voir les maisons d鈥檜ne rue.聽 N鈥檕ublions pas que le cerveau est consid茅r茅 comme la structure la plus complexe de l鈥檜nivers avec 86 milliards de neurones.聽 Il est maintenant possible d鈥檈ffectuer un tel zoomage gr芒ce 脿 un nouvel atlas du cerveau dont la r茅solution est sans pr茅c茅dent.聽 BigBrain est le premier mod猫le microstructural du cerveau humain entier et il est accessible gratuitement et publiquement aux chercheurs du monde entier. Les r茅sultats du mod猫le BigBrain, cr茅茅 脿 l鈥橧nstitut et h么pital neurologique de Montr茅al 鈥 le Neuro, de l鈥橴niversit茅 平特五不中 en collaboration avec des chercheurs du centre Forschungszentrum J眉lich, en Allemagne, sont publi茅s dans l鈥櫭ヾition du 20 juin de Science.
芦聽L鈥檃tlas BigBrain offre une r茅solution quasi cellulaire, c鈥檈st-脿-dire des d茅tails pr猫s de la cellule, une capacit茅 qui n鈥檈xistait pas auparavant en 3D pour le cerveau humain聽禄, indique Alan Evans, Ph.聽D., chercheur au Neuro, cofondateur du Consortium international de cartographie c茅r茅brale et co-cr茅ateur de l鈥檃tlas. 芦聽Pour situer BigBrain, pr茅cisons que les donn茅es actuelles d鈥橧RM ont une r茅solution spatiale聽3D de 1聽mm. Par comparaison, l鈥檈nsemble de donn茅es de BigBrain est 50 fois plus petit dans chaque dimension, ce qui procure une r茅solution spatiale in茅gal茅e.聽 L鈥檈nsemble de donn茅es de BigBrain est 125聽000 fois (50 x 50 x聽50) plus grand que des donn茅es types d鈥橧RM et a un volume de 1 t茅raoctet, qui 茅quivaut 脿 1000聽Go.聽禄 Les chercheurs du monde entier pourront t茅l茅charger des sections du cerveau 脿 partir du site Web de BigBrain bigbrain.loris.ca. BigBrain est fa莽onn茅 脿 partir de 7404 coupes histologiques du cerveau color茅es afin d鈥檌soler les corps cellulaires, puis num茅ris茅es, en tirant parti des progr猫s r茅cents en informatique, en analyse d鈥檌mages du cerveau, et de l鈥檈xp茅rience de l鈥櫭﹒uipe dans le traitement de coupes histologiques compl猫tes du cerveau.
L鈥檃vanc茅e dans la r茅solution est analogue au passage des cartes au trait d鈥檃uparavant aux images par satellite de Google. Le zoomage d鈥檃nciennes cartes ne procurait pas plus de d茅tails ou d鈥檌nformation.聽 De m锚me, le zoomage de donn茅es d鈥橧RM ne fournit pas plus de d茅tails 鈥 il r茅v猫le seulement la pixellisation de 1聽mm. L鈥檃tlas du cerveau BigBrain est l鈥櫭﹒uivalent du service Google Street View, la fonction de zoomage donne des 茅l茅ments d鈥檌nformation qui n鈥櫭﹖aient pas offerts avant en 3D.聽
Les atlas actuels reposent sur des coupes histologiques et sont bidimensionnels. BigBrain red茅finit ces cartes traditionnelles de neuroanatomie, comme celles de Brodmann, en pr茅sentant une vue ultra-pr茅cise du cerveau au moyen de techniques 3D enti猫rement automatis茅es. Les atlas fond茅s sur des donn茅es d鈥橧RM ne permettent pas l鈥檌nt茅gration d鈥檌nformation 脿 l鈥櫭ヽhelle des couches corticales, des colonnes corticales, des microcircuits ou de cellules plus grandes. BigBrain permet aux chercheurs de voir le cerveau 脿 une de r茅solution 20 microm猫tres (1000 microm猫tres dans un millim猫tre).
Les possibilit茅s d鈥檈xploration et d鈥檃nalyse du cerveau humain de BigBrain sont innombrables. BigBrain peut servir 脿 int茅grer et 脿 mettre en corr茅lation des donn茅es de diverses modalit茅s聽: par exemple, g茅n茅tique, neuroscience mol茅culaire, 茅lectrophysiologique et pharmacologique. BigBrain permettra et acc茅l茅rera la mod茅lisation informatique pour simuler des fonctions du cerveau, le d茅veloppement normal du cerveau et sa d茅g茅n茅rescence caus茅e par la maladie. BigBrain am茅liorera grandement l鈥檌mportance et l鈥檌nterpr茅tation de donn茅es in vivo dynamiques de faible r茅solution obtenues par IRM et TEP, en permettant de les combiner avec les d茅tails 茅normes et la r茅solution spatiale de l鈥檃tlas statique BigBrain. BigBrain am茅liorera les interventions neurochirurgicales, par exemple l鈥檌mplantation d鈥櫭﹍ectrodes de stimulation profonde du cerveau et fera avancer la recherche clinique, par exemple, pour localiser le site de l鈥櫭﹑ilepsie rebelle et certains types particuliers de cellules nerveuses.聽
Ces travaux ont 茅t茅聽subventionn茅 par le聽Portfolio project 鈥Supercomputing and Modeling for the Human Brain,鈥澛 et聽financ茅 par l'association聽贬别濒尘丑辞濒迟锄听础濒濒别尘补驳苍别, et聽le Human Brain Project, un projet FET Flagship.
Le Neuro
L鈥橧nstitut et h么pital neurologiques de Montr茅al, le Neuro, est un centre m茅dical universitaire unique qui se consacre aux neurosciences. Fond茅 en 1934 par le Dr Wilder Penfield, le Neuro a acquis une renomm茅e internationale pour son int茅gration de la recherche, de ses soins exceptionnels aux patients et de sa formation sp茅cialis茅e, essentiels 脿 l鈥檃vancement de la science et de la m茅decine. 脌 la fois institut de recherche et d鈥檈nseignement de l鈥橴niversit茅 平特五不中, le Neuro constitue l鈥檃ssise de la mission en neurosciences du Centre universitaire de sant茅 平特五不中. Les chercheurs du Neuro sont des chefs de file reconnus mondialement pour leur expertise en neurosciences cellulaire et mol茅culaire, en imagerie du cerveau, en neurosciences cognitives, ainsi que dans l鈥櫭﹖ude et le traitement de l鈥櫭﹑ilepsie, de la scl茅rose en plaques et de troubles neuromusculaires. Pour tout renseignement, veuillez consulter leneuro.com
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