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Des empreintes cérébrales comme celles des doigts

Image montrant une empreinte cérébrale.

Représentation des connectomes cérébraux fonctionnels.

Photo : EPFL

Radio-Canada

Chaque personne possède sa propre empreinte cérébrale, montrent les travaux de neuroscientifiques suisses.

Le chercheur Enrico Amico et ses collègues de l’École polytechnique de Lausanne ont identifié les signes de l’activité cérébrale qui constituent notre empreinte cérébrale, au même titre qu’une empreinte digitale, peut-on lire dans un communiqué publié par l’institution.

Les chercheurs Dimitri Van De Ville et Enrico Amico dans un corridor du Laboratoire de traitement d’images médicales de l’EPFL.

Les chercheurs Dimitri Van De Ville et Enrico Amico.

Photo : EPFL/Alain Herzog

Mais, contrairement à celles des doigts, les empreintes cérébrales obtenues à partir du connectome peuvent évoluer au fil du temps.

Connectome 101

  • Le connectome est une carte des réseaux neuronaux.
  • Il est obtenu à partir de l’imagerie par résonance magnétique qui mesure l’activité cérébrale sur une période définie.
  • Ces images (connectomes cérébraux fonctionnels) permettent aux chercheurs de produire un résumé de l’activité cérébrale. Cette synthèse se traduit sous la forme d’un graphique représenté sous forme de matrices colorées.

En observant le connectome, il est possible de déterminer ce que la personne est en train de faire durant son scanner. Si elle est inactive ou si elle exécute une tâche, par exemple, explique Enrico Amico.

« Les connectomes changent en fonction de l’exercice cérébral et des régions sollicitées. »

— Une citation de  Enrico Amico

Des empreintes distinctes

Déjà, il y a quelques années, des scientifiques américains étudiant les connectomes avaient été capables d’associer deux IRM différentes d’un même sujet, réalisées à plusieurs jours d’intervalle.

Sur la base des courbes, les chercheurs ont été capables de faire correspondre les deux scanners dans près de 95 % des cas et, donc d’identifier la personne à partir de son empreinte cérébrale, note M. Amico dans le communiqué.

C’est vraiment impressionnant, car on ne se fonde pas sur une image du cerveau, mais uniquement sur les connectomes, qui sont essentiellement des ensembles de scores de corrélation, poursuit le chercheur.

Or, jusqu’à aujourd’hui, ces empreintes cérébrales ont toujours été obtenues à l’aide d’IRM réalisées pendant plusieurs minutes.

L’équipe d’Enrico Amico a voulu savoir à partir de combien de temps il est possible d’établir une empreinte et combien de temps celle-ci peut durer.

Jusqu’à présent, nous étions capables de retrouver l’empreinte entre deux scanners différents, car la période d’analyse restait longue. Se manifeste-t-elle sur une image prise en 5 secondes par exemple? Où cela prend-il plus de temps? Et si les empreintes de différentes zones du cerveau apparaissaient à différents moments? Personne ne possédait les réponses à ces questions. Nous avons donc joué avec l’échelle de temps en la faisant varier, s’interroge Enrico Amico.

Son équipe n’a pas pu identifier d'informations relevant de l’empreinte cérébrale sous les sept secondes, mais certaines données se sont avérées détectables à partir de 1 min 40 s.

On s’est rendu compte que l’on retrouve des indications de l’empreinte cérébrale sur des moments très courts. Nous n’avons donc pas besoin d’une IRM qui résume l’activité cérébrale sur 5 minutes. […] On peut se contenter d’un temps d’observation plus concis, ajoute le scientifique dont le détail des travaux est publié dans la revue Sciences Advances (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

De plus, ses analyses ont montré que les informations détectées le plus rapidement proviennent des parties sensorielles du cerveau, telles que celles liées aux mouvements des yeux, à la perception visuelle.

« Au fil du temps, les régions du cortex frontal, celles qui sont associées à des fonctions cognitives plus complexes, commencent également à révéler des informations uniques à chacun d'entre nous. »

— Une citation de  Enrico Amico, chercheur

Et le cerveau malade?

L’équipe helvétique veut maintenant comparer les empreintes cérébrales de personnes qui souffrent d’alzheimer.

D’après mes premières investigations, il semblerait que toutes ces caractéristiques uniques qui composent l’empreinte cérébrale disparaissent avec la progression de la maladie. Cela devient de plus en plus difficile de reconnaître le patient sur la base de ses connectomes, explique M. Amico.

« C’est comme si une personne atteinte d’alzheimer perdait son identité cérébrale. »

— Une citation de  Enrico Amico

Pour cette raison, les empreintes pourraient aider à la détection précoce de maladies neurologiques.

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