Les scientifiques ont fourni des informations sans précédent sur la façon dont l’activité des neurones dans le cerveau changements au cours de la naissance.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont analysé 184 scintigraphies cérébrales recueillies auprès de 140 fœtus et nourrissons en âge de gestation entre 25 et 55 semaines après la conception. Une grossesse typique dure environ 40 semainesces ensembles de données ont donc donné aux chercheurs un bon aperçu de ce à quoi ressemble le cerveau avant et après la naissance.
Les analyses ont révélé que le activité des neurones dans certaines régions du cerveau, a augmenté de manière significative au cours de la naissance. Ces régions comprennent les réseau sensorimoteurqui est responsable du traitement des stimuli externes, comme les images et les sons, et de la coordination des mouvements. Ils incluent également le réseau sous-cortical, qui agit comme un hub relais pour obtenir des informations provenant de différentes régions du cerveau.
Après la naissance, les bébés sont soudainement exposés à une énorme quantité d’informations sensorielles provenant du monde extérieur – souvent les bips des équipements hospitaliers, les odeurs de leurs parents et les lumières qui les éclairent. Leurs cerveaux doivent être préparés et capables de s’adapter à ce monde bruyant au-delà de l’utérus. Cependant, jusqu’à présent, on savait peu de choses sur la façon dont l’activité cérébrale change réellement au cours de la naissance, selon les auteurs de la nouvelle étude publiée le 19 novembre dans la revue Biologie PLOS.
« La naissance est l’événement le plus important de la vie humaine ; c’est un changement vraiment dramatique de l’environnement in utero (dans l’utérus) à l’environnement externe », Lanxin Jiauteur principal de l’étude et chercheur postdoctoral à NYU Langone Health, a déclaré à Live Science. « Il y a donc beaucoup de changements dans tout le corps, y compris dans le cerveau. »
En une décennie, les collègues de Ji ont constitué un ensemble de données détaillées d’analyses du cerveau des fœtus et des nourrissons en utilisant imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cette technique mesure indirectement l’activité cérébrale en surveillant la quantité de sang oxygéné circulant dans l’organe et étant donc utilisée par les neurones dans différentes zones.
En règle générale, les scientifiques effectuent une IRMf en plaçant une personne très immobile à l’intérieur d’un scanner en forme de tube. Cependant, il est difficile d’obtenir un signal clair de l’activité cérébrale des fœtus, d’autant plus qu’ils bougent beaucoup dans l’utérus, a expliqué Ji.
Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont scanné le cerveau des fœtus à l’aide d’une bobine magnétique douce qu’ils ont placée directement sur l’abdomen de leur mère. Ensuite, ils ont utilisé diverses techniques d’analyse, notamment intelligence artificielle (IA), pour annuler les effets des mouvements du fœtus. Une fois ce bruit supprimé, ils ont pu reconstruire l’activité neuronale qui se déroulait dans le cerveau des fœtus.
Outre les effets observés dans les réseaux sensorimoteurs et sous-corticaux, les chercheurs ont également remarqué que l’activité cérébrale augmentait de manière significative dans le « réseau frontal supérieur » tout au long de la naissance. Ce réseau de zones cérébrales connectées régule compétences cognitives plus complexestel que mémoire de travailqui permet aux gens de se souvenir de choses à court terme, par exemple lorsqu’ils réfléchissent à un problème mathématique ou suivent un ensemble de directions.
« Le changement dans le cortex frontal supérieur dépasse nos attentes car nous pensons que le lobe frontal se développe plus tard pendant l’enfance », a déclaré Ji. Des recherches supplémentaires sont donc nécessaires pour expliquer ces nouvelles découvertes.
Notamment, bien que les chercheurs aient observé une augmentation forte et significative de la connectivité fonctionnelle tout au long de la naissance, l’efficacité de la communication entre ces neurones a augmenté beaucoup plus progressivement. En d’autres termes, les neurones étaient beaucoup plus connectés les uns aux autres, mais un réseau efficace restait encore à affiner.
Les chercheurs pensent que le cerveau pourrait avoir besoin de temps pour affiner la structure de son réseau afin d’optimiser son efficacité tout en supprimant les connexions inutiles, un phénomène connu sous le nom de élagage synaptique.
Les chercheurs espèrent que leurs nouvelles découvertes serviront de base à de futures recherches examinant comment les facteurs environnementaux peuvent influencer le développement du cerveau avant et après la naissance. Ils prévoient maintenant de comparer le timing et la croissance des réseaux cérébraux dans bébés prématurés – ceux nés vivants avant 37 semaines – avec ceux des bébés nés à terme, pour voir s’ils diffèrent dans leur développement cérébral précoce, a déclaré Ji.
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