Le signal négligé dans les IRM reflète la quantité, le type de cellules cérébrales

Une IRM génère souvent un océan de données, dont la plupart ne sont jamais utilisées. Lorsque des données ignorées sont analysées à l'aide d'une nouvelle technique mise au point à la faculté de médecine de l'Université de Washington, elles révèlent de manière surprenante le nombre et les cellules cérébrales présentes et montrent où les cellules ont été perdues à la suite d'une blessure.

Les résultats, publiés en ligne la semaine du 24 septembre dans Proceedings of the National Academy of Sciences, pourraient éventuellement mener à de nouvelles méthodes de diagnostic de la maladie d'Alzheimer, de la sclérose en plaques, des traumatismes cérébraux, de l'autisme et d'autres troubles cérébraux. un scanner cérébral simple.

«Il n'y a pas de moyen facile de détecter la perte de neurones chez les personnes vivantes, mais cette perte joue un rôle dans de nombreuses maladies neurologiques», a déclaré Dmitriy Yablonskiy, professeur de radiologie à l'université Mallinckrodt Institute of Radiologyqui a dirigé cette étude avec Marcus Raichle, MDprofesseur de radiologie et professeur distingué de médecine Alan A. et Edith L. Wolff. «Nous avons montré par le passé qu’un signal s’émet dans certaines parties du cerveau chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, de la sclérose en plaques et de traumatismes cérébraux, mais nous ne savions pas ce que cela signifiait. Maintenant, nous savons que cela signifie que les neurones sont morts dans ces zones.

La plupart des chercheurs qui étudient le fonctionnement du cerveau avec une IRM ne s'intéressent qu'à une petite partie du signal IRM. Ils veulent voir comment le signal IRM change quand une personne effectue une tâche, et non ce qui reste inchangé. Les chercheurs qui tentent de comprendre la vision, par exemple, se concentrent sur la variation du signal due à l'activité cérébrale lorsqu'une personne regarde une image et rejettent les parties du signal qui restent stables. Mais c'est comme regarder les vagues le long de la surface de l'océan et ignorer la masse d'eau au-dessous.

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Yablonskiy, Raichle et ses collègues, dont Jie Wen, instructeur en radiologie et premier auteur de l'étude, Manu Goyal, MDprofesseur adjoint de radiologie et de neurologie. et Serguei Astafiev, scientifique chevronné en psychiatrie, a décidé de trouver ce que le reste de l'océan pourrait nous dire sur le fonctionnement du cerveau.

Ils ont analysé les données d'arrière-plan d'un examen IRM et ont trouvé un signal, qu'ils ont appelé R2t *, qui est resté pratiquement inchangé lorsque des personnes ont effectué des tâches mais ont varié d'une partie du cerveau à l'autre. Ensuite, ils ont comparé le signal R2t * avec les données de l’Allen Human Brain Atlas, qui cartographie les gènes actifs dans différentes zones du cerveau. Les chercheurs ont trouvé trois ensembles de réseaux de gènes qui suivaient le signal R2t * – les gènes étaient plus actifs là où le signal était fort et moins actif lorsque le signal était faible. Il s’est avéré que ces groupes de gènes reflétaient les différents types et nombres de cellules cérébrales et l’étendue des connexions entre eux.

En d'autres termes, cette rapide nouvelle IRM a permis aux chercheurs de savoir à quel point les neurones étaient compacts et interconnectés dans n'importe quelle partie du cerveau. Cette information pourrait nous aider à comprendre comment le cerveau d’une personne se développe et évolue de la petite enfance à la vieillesse, et comment nous construisons des souvenirs et apprenons. Il pourrait également donner des indices sur une maladie ou une lésion cérébrale.

«Nous avons effectué des études sur les lésions cérébrales traumatiques lorsque nous avons découvert que certaines zones du cerveau perdaient déjà des neurones, même si les analyses standard ne montrent rien», a déclaré Yablonskiy.

Les chercheurs ont également appliqué leur technique à l’hippocampe – le centre de la mémoire du cerveau – chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Ils ont découvert que non seulement l'hippocampe était plus petit que chez les personnes en bonne santé, mais que le reste n'était pas sain – il avait perdu des cellules et commençait à pourrir.

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«Il existe maintenant des IRM capables de détecter l’atrophie du cerveau avant même que les gens ne présentent des symptômes de la maladie d’Alzheimer», a déclaré Yablonskiy. "Notre technique peut montrer que le cerveau se dégrade avant même qu'il ne commence à s'atrophier."

Yablonskiy et ses collègues travaillent actuellement à l’application de leur technique aux maladies et troubles cérébraux, dont la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie, la sclérose en plaques et l’autisme, et à comprendre comment se développe et grandit un cerveau sain.

«Nous avons développé une méthode qui nécessite une analyse de six minutes et vous indique les types de cellules présents et leur degré de connexion», a déclaré Yablonskiy. «À mesure que les bébés se développent, les neurones commencent à se développer, ils se connectent les uns aux autres, ils commencent à former des souvenirs. Personne ne sait vraiment comment cela se passe. Mais cette méthode pourrait nous aider à comprendre le développement normal ainsi que le développement des maladies du cerveau. »


Wen J, MS Goyal, SV Astafiev, Raichle ME, DA Yablonskiy. Corrélats cellulaires génétiquement définis du signal IRM cérébral de base. Actes de l'Académie nationale des sciences. Semaine du 24 septembre 2018.

Cette étude a été financée par le National Instituted of Health (NIH), sous le numéro de subvention R01 AG054513.

Les 1 300 professeurs de l’Université de médecine de l’Université de Washington sont également le personnel médical de Barnes-Jewish et St. Louis Children. L'École de médecine est un chef de file dans la recherche médicale, l'enseignement et les soins aux patients, se classant parmi les 10 meilleures écoles de médecine du pays par le US News & World Report. Grâce à ses affiliations avec les hôpitaux Barnes-Jewish et St. Louis Children, la School of Medicine est liée à BJC HealthCare.

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