BigBrain, l\u2019atlas 3D haute r\u00e9solution du cerveau humain<\/span> La collaboration entre des scientifiques allemands et canadiens a abouti \u00e0 une mod\u00e9lisation en 3D du cerveau humain \u00e0 la r\u00e9solution record de 0,02 mm, soit 50 fois mieux que ce que l\u2019on faisait auparavant. Ce projet se nomme BigBrain, le voici en vid\u00e9o.<\/span><\/p>\n<\/section>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n \u00ab Notre atlas de cellules ressemble \u00e0 des cartes dessin\u00e9es \u00e0 la main, \u00e0 des versions num\u00e9ris\u00e9es d’images satellite de villes et d’entit\u00e9s g\u00e9ographiques nous permettant de naviguer dans le cerveau<\/span><\/a> de la m\u00eame mani\u00e8re que Google Earth nous permet de naviguer sur Terre<\/span><\/a><\/em> \u00bb. Responsable de section au Blue Brain Project<\/span><\/a>, Marc Oliver Gewaltig a le sens de la formule.<\/p>\n L’atlas du cerveau de la souris pr\u00e9sent\u00e9 enti\u00e8rement en 3D permet effectivement une meilleure navigation au sein de la zone int\u00e9grale de la souris. Car, si les neuro-technologies sont en plein boom, seuls 4 % des r\u00e9gions du cerveau de cet animal \u00e9taient connus jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent. \u00ab Une \u00e9norme lacune<\/em> \u00bb, reconna\u00eet ce sp\u00e9cialiste en neurobiotique dans la revue Frontiers<\/span><\/a>, consacr\u00e9e aux neurosciences.<\/p>\n Consultable en ligne<\/span><\/a>, le travail de l’\u00e9quipe d’Henry Makram \u00e0 l’\u00c9cole polytechnique f\u00e9d\u00e9rale de Lausanne (Suisse) permet ainsi de visualiser le cerveau en 737 r\u00e9gions ainsi que de consulter la teneur des cellules qu’elles contiennent. Il distingue \u00e9galement les neurones<\/span><\/a> selon leurs types, une information indispensable pour donner aux chercheurs la possibilit\u00e9 de comprendre la structure ainsi que la fonction des diff\u00e9rentes r\u00e9gions du cerveau<\/span><\/a>, mais aussi de les classer afin de mieux les \u00e9tudier. \u00ab C’est un excellent moyen d’enseignement : vous pouvez choisir d’afficher uniquement les r\u00e9gions qui vous int\u00e9ressent et de les parcourir jusqu’\u00e0 l’\u00e9chelle des cellules individuelles, qui sont cod\u00e9es par couleur en fonction du type de morphologie<\/em> \u00bb, ajoute Marc-Oliver Gewaltig.<\/p>\n Compar\u00e9 \u00e0 Google Earth, le Blue Brain Project affiche les cellules par couleur \u00a9 BBP\/EPFL<\/p>\n<\/div>\n L’atlas se veut \u00e9galement \u00ab dynamique<\/em> \u00bb en offrant la possibilit\u00e9 aux chercheurs de contribuer et de compl\u00e9ter les donn\u00e9es existantes en fonction de leurs d\u00e9couvertes. \u00ab Nous pouvons maintenant progresser en collaboration dans la qu\u00eate de v\u00e9rit\u00e9 au sujet de ce qui se trouve dans le cerveau de la souris<\/em> \u00bb, explique Henry Markram qui encourage ses homologues chercheurs en neurosciences<\/span><\/a> \u00e0 \u00e9toffer son travail.<\/p>\n L’am\u00e9lioration de la connaissance et de l’analyse du fonctionnement du cerveau de la souris sera ensuite un atout pr\u00e9cieux pour continuer \u00e0 faire de nouvelles d\u00e9couvertes sur le cerveau humain<\/span><\/a> comme le souligne Csaba Er\u00f6, principal auteur et cr\u00e9ateur de l’atlas : \u00ab La connaissance des composants des circuits et leur organisation est \u00e9galement un point de d\u00e9part essentiel pour la mod\u00e9lisation du cerveau, de m\u00eame que les donn\u00e9es d\u00e9mographiques sont essentielles pour la mod\u00e9lisation d’un pays, par exemple<\/em> \u00bb.<\/p>\n Le Blue Brain Project fait notamment partie du \u00ab Human Brain Project \u00bb, un projet ambitieux dont l’objectif est de simuler enti\u00e8rement le fonctionnement d’un cerveau humain<\/span><\/a> gr\u00e2ce \u00e0 un super ordinateur, d’ici 2024 et de d\u00e9velopper ainsi de nouvelles th\u00e9rapies m\u00e9dicales plus efficaces sur les maladies neurologiques. Un projet bas\u00e9 sur 10 ans et estim\u00e9 \u00e0 plus d’un milliard d’euros qui suscite forc\u00e9ment autant d’espoir que de controverse.<\/p>\n Article de Janlou Chaput paru le 21 juin 2013<\/em><\/p>\n Des chercheurs allemands et canadiens viennent de pr\u00e9senter leur atlas en 3D d’un cerveau humain, \u00e0 une r\u00e9solution de 20 \u00b5m, soit 50 fois plus pr\u00e9cis que ce qui se faisait jusque-l\u00e0. Ce projet, nomm\u00e9 BigBrain, servira de r\u00e9f\u00e9rence pour les autres neurobiologistes, qui pourront ainsi compl\u00e9ter les donn\u00e9es manquantes.<\/strong><\/p>\n Il aura fallu pr\u00e8s de dix ans. Entre la d\u00e9cision d’entamer le projet BigBrain et sa r\u00e9alisation, le travail aura \u00e9t\u00e9 fastidieux, mais payant. Des chercheurs allemands, du Centre de recherche de J\u00fclich, en collaboration avec l’universit\u00e9 McGill de Montr\u00e9al (Canada) sont enfin parvenus \u00e0 mod\u00e9liser le cerveau humain<\/span><\/a> \u00e0 une r\u00e9solution record, comme ils le montrent dans la revue Science<\/span><\/a><\/em>.<\/p>\n Pour cela, ils ont d\u00fb s’armer de patience, mais surtout d’un cerveau<\/span><\/a>. Une femme d\u00e9c\u00e9d\u00e9e \u00e0 65 ans et ne pr\u00e9sentant aucun signe de d\u00e9mence<\/span><\/a> a fait office de donneuse. Conserv\u00e9 dans la paraffine, l’organe a \u00e9t\u00e9 d\u00e9coup\u00e9 tr\u00e8s pr\u00e9cis\u00e9ment \u00e0 l’aide d’un outil appel\u00e9 microtome, permettant d’obtenir 7.404 coupes fines de 0,02 mm, soit l’\u00e9paisseur d’un cheveu.<\/p>\n Plac\u00e9es sur des lamelles, chacune de ces coupes a \u00e9t\u00e9 num\u00e9ris\u00e9e en haute d\u00e9finition (13.000 x 11.000 pixels<\/span><\/a>) et un superordinateur<\/span><\/a> s’est charg\u00e9 de reconstituer l’int\u00e9gralit\u00e9 du cerveau<\/span><\/a>. Malgr\u00e9 tout environ 1.000 heures (soit l’\u00e9quivalent de pr\u00e8s de 42 jours) de calculs ont \u00e9t\u00e9 n\u00e9cessaires pour atteindre l’objectif. Du fait de la fragilit\u00e9 du tissu c\u00e9r\u00e9bral, les \u00e9chantillons \u00e9taient un peu d\u00e9form\u00e9s, et il a fallu retoucher les images pour corriger les anomalies<\/span><\/a> en se basant sur des r\u00e9sultats d’IRM<\/span><\/a> r\u00e9alis\u00e9es avant les op\u00e9rations de d\u00e9coupage.<\/p>\n Finalement, les scientifiques ont obtenu leur BigBrain dans un fichier qui p\u00e8se environ 1 t\u00e9raoctet (To), une taille que nos ordinateurs<\/span><\/a> personnels sont d\u00e9sormais \u00e0-m\u00eame de supporter. Autrement dit, les neurobiologistes du monde entier pourront d\u00e9sormais travailler avec cet atlas de cerveau<\/span><\/a> 50 fois plus pr\u00e9cis que ceux d\u00e9j\u00e0 r\u00e9alis\u00e9s. D’autant plus que les auteurs comptent le rendre accessible gratuitement, \u00e0 travers un portail<\/span><\/a> Web baptis\u00e9 CBrain<\/span><\/a>, et h\u00e9berg\u00e9 par Alan Evans, l’un des auteurs travaillant \u00e0 l’universit\u00e9 McGill.<\/p>\n BigBrain fait partie de l’Human Brain Project<\/em>, visant \u00e0 mieux comprendre notre cerveau. Il a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 gr\u00e2ce \u00e0 la d\u00e9coupe de fines tranches (0,02 mm) du cerveau d’une femme de 65 ans, qui ont ensuite \u00e9t\u00e9 num\u00e9ris\u00e9es afin de permettre \u00e0 un ordinateur de reconstruire une image de l’organe dans son int\u00e9gralit\u00e9 et en tr\u00e8s haute d\u00e9finition. \u00a9 Amunts et al<\/em>., Science<\/em><\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/section>\n<\/div>\n Les atlas pr\u00e9c\u00e9dents, d’une r\u00e9solution trop faible de l’ordre du millim\u00e8tre, ne permettaient qu’une observation globale (les r\u00e9seaux de neurones<\/span><\/a>) ou au contraire trop localis\u00e9e (images tr\u00e8s pr\u00e9cises de neurones et de leurs connexions). Cette cartographie du cerveau<\/span><\/a> vient combler ce foss\u00e9 d’\u00e9chelle. En th\u00e9orie, il est possible d’atteindre des niveaux de r\u00e9solution encore inf\u00e9rieurs de l’ordre du microm\u00e8tre<\/span><\/a>, mais les estimations consid\u00e8rent qu’il faudrait stocker ces donn\u00e9es dans un fichier 21.000 fois plus imposant, ce que ne permettent pas les ordinateurs personnels actuels.<\/p>\n D\u00e9sormais donc, les plis<\/span><\/a>, les replis et les structures internes du cerveau humain sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9s \u00e0 un niveau de d\u00e9tail sans pr\u00e9c\u00e9dent. Tel quel, cela peut servir aux neurobiologistes pour mieux localiser les observations faites par imagerie c\u00e9r\u00e9brale, ou pour positionner plus pr\u00e9cis\u00e9ment les \u00e9lectrodes<\/span><\/a> dans le cas d’une stimulation c\u00e9r\u00e9brale profonde<\/span><\/a>, un traitement parfois utilis\u00e9 contre la maladie de Parkinson<\/span><\/a> ou la d\u00e9pression<\/span><\/a>.<\/p>\n Mais \u00e0 terme, cet atlas demande \u00e0 \u00eatre compl\u00e9t\u00e9 au fur et \u00e0 mesure par les d\u00e9couvertes \u00e0 venir. Par exemple, il pourrait s’agir de superposer l’activit\u00e9 g\u00e9nique<\/span><\/a> des afin de d\u00e9terminer les m\u00e9canismes et fonctions reliant les cellules nerveuses et les neurotransmetteurs<\/span><\/a>.<\/p>\n D’autres projets de cartographie \u00e0 haute r\u00e9solution du cerveau humain sont en cours, et pourraient atteindre un degr\u00e9 de pr\u00e9cision encore plus important. Pour David Van Essen, de l’universit\u00e9 Washington \u00e0 Saint-Louis (\u00c9tats-Unis) et interrog\u00e9 par Nature News<\/span><\/a><\/em>, l’atlas fourni par BigBrain est seulement \u00e9quivalent \u00e0 ce que les meilleurs cartographes de la Terre<\/span><\/a> avaient pu r\u00e9aliser au XVIIe<\/sup> si\u00e8cle. Preuve qu’il est possible d’am\u00e9liorer la technique, bien que l’essentiel y figure d\u00e9j\u00e0.<\/p>\n Pour les auteurs, l’objectif d\u00e9sormais est de recommencer la d\u00e9marche avec un nouveau cerveau, d’un homme de pr\u00e9f\u00e9rence, de mani\u00e8re \u00e0 mieux caract\u00e9riser les diff\u00e9rences interindividuelles et li\u00e9es au sexe. Le but \u00e9tant d’obtenir, \u00e0 force de r\u00e9p\u00e9ter l’exp\u00e9rience, un cerveau humain moyen. Bien qu’il ait fallu plusieurs ann\u00e9es pour accomplir ce premier atlas, ils esp\u00e8rent qu’avec le savoir-faire acquis, ils parviendront au m\u00eame r\u00e9sultat dans des d\u00e9lais bien plus courts. Un peu comme ce fut le cas lors du projet G\u00e9nome humain<\/span><\/a>.<\/p>\nUn outil collaboratif<\/h2>\n
En vid\u00e9o : BigBrain, l\u2019atlas 3D du cerveau \u00e0 la r\u00e9solution in\u00e9gal\u00e9e<\/h2>\n
Une cartographie du cerveau d\u2019une pr\u00e9cision in\u00e9gal\u00e9e<\/h2>\n
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![\"BigBrain](\"https:\/\/fr.cdn.v5.futura-sciences.com\/buildsv6\/images\/mediumoriginal\/8\/c\/3\/8c30a9c43f_37622_bigbrain-atlas-cerveau-amunts-zilles-evans-et-al.jpg\" "\\"BigBrain")
<\/div>\n<\/div>\nComment exploiter le cerveau de BigBrain ?<\/h2>\n