Hippocampe : du boulot pour le cheval de mer !

20. janvier 2012
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Longtemps négligé par la recherche, les deux hippocampes de l'homme sont considérés aujourd'hui comme le centre de décision concernant la plasticité neuronale et les processus d'apprentissage. Les méthodes modernes d’imagerie représentant les volumes peuvent ainsi rendre ces constatations incroyablement visibles.

Vous pensiez que votre examen final de médecine avait été difficile ? Dans ce cas, vous n’avez probablement pas encore acquis la licence de taxi de Londres. Celui qui, à Londres, veut devenir un conducteur de taxi avec une licence doit lui aussi beaucoup bûcher. 25 000 routes dans leur totale complexité géographique et en plus au moins 20 000 hôtels, des curiosités et d’autres points d’intérêt font partie d’un examen qui est considéré comme l’un des plus difficiles dans le monde. Les conducteurs de taxi concernés doivent étudier trois à quatre ans en moyenne. Ensuite il n’y a pas un examen, mais en fait plusieurs. Environ la moitié des candidats baissent les bras.

Plus de matière dans le cheval de mer

Le professeur Eleanor Maguire du Wellcome Trust Centre for Neuroimaging de l’University College London trouve cela si fascinant qu’elle a déjà consacré plusieurs études à l’imagerie neuronale des conducteurs de taxi. Dans un travail plus ancien, elle compara par exemple grâce à une approche relativement simple les volumes des cerveaux des conducteurs de taxi de Londres à celui de personnes d’âge semblable qui ne sont pas chauffeurs de taxis. Ces travaux montrèrent que les conducteurs de taxi ont, en particulier, plus de substance grise au niveau de la partie arrière de l’hippocampe -cette partie du cerveau nommée ainsi à cause de son aspect de cheval de mer – que les personnes ne conduisant pas de taxi. Cela correspondit à de nouvelles constatations en neurophysiologie, selon lesquelles l’hippocampe joue un rôle clé, non seulement dans l’apprentissage général, mais aussi particulièrement dans les processus d’apprentissage impliqués dans l’orientation spatiale.

Dans une nouvelle étude qui est publiée prochainement dans la revue Current Biology, Maguire a approfondi ce sujet. Il serait, au moins en principe, concevable que des hommes possédant naturellement un hippocampe arrière épais suivent en quelque sorte leur vocation et soient attirés par la conduite de taxis. Cela ne semble toutefois pas être le cas. Car Maguire et ses collègues suivirent cette fois-ci un groupe de conducteurs de taxi londoniens sur plusieurs années avant le méga-examen. Ils firent différentes IRM durant cette période et ont aussi soumis ces personnes à des tests de mémoire.

Comme dans la salle de de sport, il n’y a que les hippocampes les mieux entraînés qui passent la barre de l’examen

Et c’est maintenant que cela devient captivant : au début du marathon de l’apprentissage, les personnes testées avaient toutes des résultats plus au moins similaires au niveau de la structure de leur cerveau et des résultats aux tests de mémoire. Trois à quatre ans plus tard tout cela avait alors changé. Chez les aspirants conducteurs de taxi qui avaient réussi l’examen, la chercheuse put prouver une augmentation claire du volume de l’hippocampe arrière, mais ce ne fut pas le cas chez ceux qui avaient échoué. Apprendre correctement agrandit l’hippocampe, ce qui améliore d’autant plus les chances de succès dans l’apprentissage du plan de la ville, cela mettrait ainsi en place une probable chaîne causale. « Le cerveau humain reste malléable à l’âge adulte», selon Maguire. « Nous avons observé de manière directe chez différents individus comment la structure de l’hippocampe change par stimulation externe ». Il n’est aujourd’hui pas encore très clair si les modifications observées sont dues à une augmentation des cellules nerveuses ou « seulement » à une augmentation des liaisons. Toutefois, le fait est que l’hippocampe fait partie de ces secteurs du cerveau, où on sait que de nouvelles cellules nerveuses peuvent en effet naître.

Il n’y a pas que le volume, il y a la forme aussi

Pour l’instant, nous n’avons pas la réponse qui pourrait nous éclairer. L’hippocampe grandit, mais il rétrécit aussi ou peut modifier autrement sa forme. Cela peut être utile dans certaines situations pour poser un diagnostic. Lors de la conférence annuelle des radiologues américains (RSNA 2011) à Chicago, le scientifique néerlandais Hakim Achterberg du département de radiologie au Erasmus Medical Center à Rotterdam présenta les résultats d’une sous-population du Rotterdam Scan Study. Achterberg rapporta des résultats concernant 511 personnes testées qui subirent initialement un examen par IRM et furent suivies durant dix ans pour détecter l’apparition d’une démence, et ce, à l’aide de tests cognitifs et d’une évaluation des dossiers généraux des patients. Un dixième de ces patients développa au cours des dix ans une démence clinique. Pour examiner dans quelle mesure l’hippocampe peut prévoir l’apparition de la démence, Achterberg et ses collègues partagèrent péniblement en segments cette région du cerveau et définirent au total 1024 « bornes » qui suivent ces segments cérébraux. À partir de la forme de ces segments de même volume, un vecteur somme complexe et multidimensionnel fut calculé. Et sur la base de ce vecteur un algorithme a alors été créé pour prévoir la naissance des démences.

Finalement, les scientifiques purent montrer que l’apparition d’une démence peut être prédite environ trois à quatre ans avant le diagnostic clinique uniquement au moyen de la forme de l’hippocampe. La prévision par la forme est plus précise que les modèles de prévision examinés jusqu’ici qui utilisent seulement le volume de l’hippocampe. Plus on recule dans le passé, plus cet effet disparaît. Il est intéressant qu’il n’y ait pas une déformation typique indiquant la naissance des démences. L’œil humain n’aide donc pas ici. La détermination n’est possible que si les données de forme sont intégrées de manière mathématique.

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