Le tout premier atlas du cerveau en 3D permet de réaliser d'importantes avancées

Des vues microscopiques ouvrent la voie vers de nouvelles percées médicales.
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Les images sont d'une courtoisie du Centre d'imagerie du cerveau de l'Institut neurologique de Montrél de l`Université McGill.

Le nom BigBrain pourrait bien être rattaché au tout dernier film en 3D à sortir en salle, mais contrairement à ce que l’on pourrait croire, il n’est pas question de la dernière œuvre d’Hollywood! Il s’agit plutôt de la toute première représentation incroyable de l’exploration de notre matière grise; une création de l’Institut et hôpital neurologiques de Montréal et du Forschungszentrum Julich d’Allemagne.

BigBrain incarne le premier atlas en 3D des structures microscopiques du cerveau; un plan serré des millions de neurones, ou de cellules du cerveau, dont les propriétés sont garantes du secret de la fonction physiologique d’un cerveau en santé et d’un cerveau malade. L’imagerie est tout à fait stupéfiante.

« Construire BigBrain a été un processus extrêmement ardu et un travail de plusieurs années », explique le docteur Alan Evans, chercheur au Centre d’imagerie cérébrale de l’Institut et hôpital neurologiques de Montréal, cofondateur du Consortium international de cartographie cérébrale et cocréateur de BigBrain. L’atlas a été reconstruit à partir de 7,400 sections de cerveaux, chacune étant aussi mince qu’une feuille de cellophane. Ces milliers de sections, dont la plupart étaient déchirées ou froissées, ont dû être spécialement teintées pour révéler leurs corps cellulaires et ensuite minutieusement réassemblées. Notre équipe a développé et employé des techniques informatiques à la fine pointe de la technologie pour numériser et compiler les sections du cerveau et les transformer en atlas tridimensionnel. »

Les précédents atlas histologiques du cerveau avaient été cartographiés en deux dimensions et les IRM en 3D n’ont qu’une résolution de 1 mm. Plus encore, zoomer dans une IRM (imagerie à résonance magnétique; un examen qui utilise le champ magnétique et les impulsions d’ondes radio pour construire des images d’organes et de structures à l’intérieur du corps) ne fournit aucune indication additionnelle, puisque l’image zoomée ne fait que révéler des blocs de pixels. La résolution incroyable des données de la cartographie BigBrain est 50 fois plus puissante dans chacune des dimensions que l’imagerie régulière de résonnance magnétique, avec un ensemble de données d’imagerie 125,000 fois plus gros. Le volume du BigBrain est absolument gigantesque à 1,000 GB ou un téraoctet.

L’univers de la recherche et le monde médical auront maintenant gratuitement et facilement accès aux données du BigBrain via le site internet www.bigbrain.loris.ca. On pourra y avoir recours pour corréler et intégrer des types de données immensément variées : entre autres des données génétiques, moléculaires, électrophysiologiques et pharmacologiques. Le cerveau cartographié servira également à construire des modèles informatiques de simulation de diverses fonctions cérébrales, du développement cérébral normal et de la dégénérescence cérébrale causée par la maladie.

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L’atlas du cerveau en 3D a été reconstruit à partir de 7,400 sections de cerveau, chacune étant aussi mince qu’une feuille de papier cellophane.

De plus, l’atlas BigBrain sera même en mesure d’améliorer l’interprétation des images in vivo à basse résolution obtenues à partir d’examens d’IRM et de TEP (tomographie par émission de positons; une technique d’imagerie médicale nucléaire qui produit une image ou photo 3D des processus fonctionnels corporels), en combinant les résultats aux énormes détails et à la profonde résolution de l’atlas. Les neurochirurgiens pourront profiter des informations 3D du BigBrain lorsque, par exemple, ils insèreront des stimulateurs dans les profondeurs du cerveau lors du traitement chirurgical des patients atteints de Parkinson. L’atlas servira également à avancer les recherches cliniques, par exemple, les chercheurs pourront utiliser BigBrain pour repérer l’emplacement des cellules nerveuses spécifiques qui contribuent à l’épilepsie.

« Grâce à cet atlas, le potentiel d’exploration et d’analyse du cerveau est presque infini », affirme Docteur Evans. « On commence à peine à dévoiler les nombreux secrets du cerveau humain qui mèneront à des recherches plus fructueuses, des traitements plus efficaces et de meilleurs soins pour nos patients. »