Des scientifiques ont produit ce qui semble être l’imagerie par résonance magnétique (IRM) la plus détaillée jamais réalisée de l’anatomie du cerveau humain, et ils partagent leurs données avec le public.
Grâce à un patient anonyme décédé dont le cerveau a été donné à la science – et à une centaine d’heures de balayage avec l’un des appareils d’IRM les plus avancés – le monde a désormais une vue sans précédent des structures qui rendent la pensée possible.
Dans une nouvelle étude dirigée par Brian L. Edlow, spécialiste en neuro-imagerie du Massachusetts General Hospital, les chercheurs décrivent comment ils ont enregistré leur ensemble de données IRM à ultra-haute résolution du spécimen ex vivo, offrant ainsi une vue inédite de la “neuroanatomie tridimensionnelle du cerveau humain”.
Bien que leur article n’ait pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs, cette réalisation – et la décision de l’équipe de partager son ensemble de données avec toute personne intéressée dans la communauté des chercheurs – suscite déjà une grande attention, tout comme les vidéos haute résolution produites à partir des scans.
“Nous n’avons jamais vu un cerveau entier comme celui-ci”, a déclaré à Science News Priti Balchandani, ingénieur électricien de l’Icahn School of Medicine at Mount Sinai, qui n’a pas participé à l’étude.
“C’est définitivement sans précédent”
Le cerveau provient d’une femme de 58 ans qui a été admise à l’hôpital pour des fièvres, des frissons et de la fatigue, qui se sont ensuite transformés en problèmes respiratoires.
Malheureusement pour la patiente, son état n’a fait qu’empirer pendant son séjour à l’hôpital, et elle est décédée à peine quinze jours plus tard d’une insuffisance respiratoire causée par une pneumonie virale.
Si la patiente avait des antécédents de lymphome et d’autres maladies, elle n’avait jamais eu de problèmes neurologiques ou psychiatriques, ce qui faisait de son cerveau un spécimen précieux pour la recherche neurologique future.
Après une période de conservation, l’organe a été transféré dans un support de cerveau sur mesure, étanche à l’air et fabriqué en uréthane robuste, spécialement conçu pour l’IRM de longue durée de l’expérience.
Le support a été placé dans un scanner IRM personnalisé de sept Tesla (7T) : une machine puissante offrant des niveaux élevés de champ magnétique, et dont l ‘utilisation aux États-Unis n’a été approuvée par la FDA qu’en 2017.
“La qualité d’image globale de l’IRM s’améliore avec une intensité de champ magnétique plus élevée”, expliquait alors Robert Ochs, radiologue à la FDA.
“L’intensité de champ ajoutée permet de mieux visualiser les structures plus petites et les pathologies subtiles, ce qui peut améliorer le diagnostic des maladies.”
Dans le cas de la machine IRM 7T utilisée par Edlow et son équipe, les chercheurs cherchaient à visualiser de petites structures dans l’échantillon de cerveau à une résolution de 100 micromètres – mesurant des objets d’un dixième de millimètre seulement.
À des échelles aussi infimes, expliquent les chercheurs dans leur article, le processus de capture est facilité si le spécimen est complètement immobile – sans parler du fait qu’il n’est plus vivant.
“L’IRM ex vivo post-mortem présente des avantages importants par rapport à l’IRM in vivo pour la visualisation de la neuroanatomie microstructurale du cerveau humain”, expliquent les auteurs.
“Alors que les acquisitions par IRM in vivo sont limitées dans le temps (c’est-à-dire ~ heures) et affectées par les mouvements, l’IRM ex vivo peut être réalisée sans contrainte de temps (c’est-à-dire ~ jours) et sans mouvement cardiorespiratoire ou de la tête.”
Ces avantages, associés à la capacité d’imagerie à ultra-haute résolution sur l’ensemble du cerveau, ont permis à l’équipe d’enregistrer 8 téraoctets de données brutes à partir de quatre angles de balayage distincts, cumulant environ 100 heures de balayage IRM total.
En plus d’un certain nombre de vidéos des résultats, une version compressée des données de l’équipe est maintenant disponible en ligne pour la communauté universitaire. L ‘équipe a déclaré qu’ elle “envisage un large éventail d’applications expérimentales, éducatives et cliniques pour cet ensemble de données qui ont le potentiel de faire progresser la compréhension de l’anatomie du cerveau humain dans la santé et la maladie”.
Il est encore tôt, et il convient de rappeler que ces recherches n’ont pas encore été publiées dans une revue à comité de lecture, mais elles sont déjà considérées comme ayant un impact considérable et sont en cours d’intégration dans d’autres projets, notamment une boîte à outils pour la stimulation cérébrale profonde appelée Lead DBS.
“N’est-ce pas une beauté ?” Le compte Twitter de Lead DBS a tweeté au sujet des développements.
“Il est difficile de prédire quel impact exact le cerveau post-mortem de 100 microns 7T de @ComaRecoveryLab aura sur le domaine de la recherche sur le cerveau, mais il sera sûrement énorme.”
Les résultats sont disponibles sur le site web de préimpression bioRxiv.