De surprenantes histoires de personnes vivant une vie relativement normale avec une grande partie de leur cerveau endommagée ou absente semblent souvent aller à l’encontre de la logique. Mais, s’ils en ont la chance, nos cerveaux ont une étrange habileté, la plasticité cérébrale, celle d’adapter leurs compétences autour des parties manquantes.

Une nouvelle étude sur des personnes dont il manque des moitiés entières de cerveau a permis de comprendre comment cela est possible, révélant la remarquable capacité du cerveau humain à accomplir plusieurs tâches à la fois alors que des parties sont littéralement absentes.

Selon la neuroscientifique Dorit Kliemann du California Institute of Technology (Caltech) :

On peut presque oublier leur état quand on les rencontre pour la première fois.

Quand je m’assieds devant l’ordinateur et que je vois ces images d’IRM ne montrant qu’un demi-cerveau, je m’émerveille encore que les images proviennent du même être humain que je viens de voir, avec qui j’ai parlé et qui a choisi de consacrer son temps à la recherche.

Six des participants à l’étude avaient subi la procédure terriblement draconienne de l’ablation d’un de leurs hémisphères cérébraux pendant leur enfance, pour traiter un type rare et extrême d’épilepsie. L’intervention s’appelle hémisphérectomie et n’est utilisée que si les crises sont « catastrophiques » ou si les médicaments sont inefficaces.

Gif d’entête : IRM d’un participant qui a subi une hémisphérectomie dans son enfance. Image ci-dessous, idem pour six autres participants à l’étude. (Centre d’imagerie cérébrale Caltech)

Toujours selon Kliemann :

C’est vraiment incroyable ce que ces patients peuvent faire. Oui, ils ont des défis à relever, mais leurs capacités cognitives fonctionnent encore remarquablement bien, étant donné qu’il leur manque la moitié du tissu cérébral.

En comparant l’IRM de ces participants avec six témoins aux cerveaux entiers, ainsi qu’une base de données de 1 482 cerveaux numérisés du Brain Genomics Superstructure Project (un projet visant à permettre l’exploration à grande échelle des liens entre la fonction cérébrale, le comportement et les variations génétiques), Kliemann et ses collègues ont constaté que le modèle d’activité cérébrale au repos des participants dont la moitié seulement du cerveau est à l’état de repos ressemble beaucoup à celui de personnes possédant toutes leurs ressources cérébrales.

Mais l’équipe a aussi détecté une différence : les participants qui avaient subi une hémisphérectomie présentaient beaucoup plus de connections entre les réseaux du cerveau.

Ces réseaux contrôlent des choses comme l’attention, les activités sensorielles et limbiques (émotions et mémoire), et impliquent souvent les deux hémisphères du cerveau. Des études suggèrent que l’activité au sein d’un réseau est liée à des capacités comme le contrôle moteur, alors que les connections entre réseaux sont essentielles pour les capacités exécutives comme la mémoire de travail.

A partir de l’étude : les différences de connectivités fonctionnelles entre les cerveaux amoindris et de contrôles (sain)(Dorit Kliemann et Coll./ Caltech Brain Imaging Center/ Cell Reports)

 

Cette augmentation des connexions a été constante chez les six participants non contrôlés et dans tous les différents réseaux. Ainsi, par exemple, le réseau d’attention a montré plus de connexions au réseau visuel qu’à l’habitude. Les modèles de connectivité entre les réseaux sont restés les mêmes que les contrôles, ils faisaient simplement plus, leurs réseaux cérébraux semblent être multitâches.

Cette augmentation de la connexion entre les réseaux reflète la façon dont le cerveau restant compense la perte de matériel cérébral disponible, afin de maintenir la fonction cognitive et la conscience, expliquent les chercheurs dans leur étude.

Ils soulignent qu’en raison de la très petite taille de l’échantillon, ils ont été incapables d’établir des liens entre les différences d’activité cérébrale et des comportements ou cognitions spécifiques comme le QI.

Dans le cadre de futures recherches, l’équipe souhaite maintenant savoir comment ces réseaux cérébraux fonctionnent ensemble pour compenser les parties endommagées ou manquantes du cerveau au cours de tâches spécifiques, par opposition aux états de repos qui ont été testés ici.

Et comprendre comment nos différents réseaux cérébraux peuvent être multitâches grâce à des connexions accrues pourrait aider les scientifiques à découvrir des traitements pour d’autres lésions cérébrales.

L’étude publiée dans Cell Reports : Intrinsic Functional Connectivity of the Brain in Adults with a Single Cerebral Hemisphere et présentée sur le site du California Institute of Technology : Patients Missing One Brain Hemisphere Show Surprisingly Intact Neural Connections.