Des cerveaux plus grands élargissent les régions de réflexion, mais à un coût
VIDÉO: Avantages et coûts du gros cerveau Dr Armin Raznahan, Unité de neurogénomique du développement du NIMH
Une nouvelle étude a découvert que plus le cerveau est gros, plus sa surface supplémentaire est expliquée par la croissance des zones de pensée du cortex ou du manteau externe, au détriment d'une croissance relativement plus lente dans les zones émotionnelles, sensorielles et motrices d'ordre inférieur.
Cela reflète le schéma des changements cérébraux observés dans l'évolution et le développement individuel, les zones d'ordre supérieur montrant la plus grande expansion, selon des chercheurs de l'Institut national de la santé mentale (NIMH).
Les chercheurs ont également trouvé des preuves liant les régions à forte expansion à une connectivité plus élevée entre les neurones et à une consommation d'énergie plus élevée.
«Tout comme différentes parties sont nécessaires pour agrandir un abri de jardin à la taille d'un manoir, il semble que les grands cerveaux de primates doivent être construits dans des proportions différentes», a expliqué Armin Raznahan, MD, Ph.D., du NIMH Programme de recherche intra-muros (IRP).
«Un investissement supplémentaire doit être fait dans la partie qui intègre les informations, mais cela ne veut pas dire qu’il vaut mieux avoir un cerveau plus gros. Nos résultats parlent davantage des différents besoins organisationnels des cerveaux plus grands et plus petits. »
Pour l'étude, les chercheurs du NIMH, ainsi que des collègues de plus de six centres de recherche collaborateurs, ont analysé les scintigraphies cérébrales par imagerie par résonance magnétique de plus de 3000 personnes de la Philadelphia Neurodevelopmental Cohort et du Human Connectome Project.
Selon les chercheurs, les zones cortex montrant une expansion relativement plus importante dans les cerveaux plus grands se situent au sommet d'une hiérarchie de réseau et sont spécialisées sur les plans fonctionnel, microstructural et moléculaire pour intégrer les informations provenant de systèmes d'ordre inférieur.
Étant donné que ce thème résiste à l'évolution, au développement et à la variation interindividuelle, il semble être une signature biologique profondément enracinée, a suggéré Raznahan.
«Toutes les régions du cortex ne sont pas créées égales. Les régions à forte expansion semblent exiger un coût biologique plus élevé », a-t-il déclaré. «Il y a de l’argent biologique dépensé pour cultiver ce tissu supplémentaire. Ces régions semblent plus gourmandes en énergie. Ils utilisent du sang relativement plus oxygéné que les régions à faible expansion. L'expression génique liée au métabolisme énergétique est également plus élevée dans ces régions.
"C'est cher, et il est peu probable que la nature dépense si elle n'obtient pas un retour sur investissement."
Étant donné que les personnes atteintes de certains troubles mentaux présentent des modifications de la taille du cerveau liées à des influences génétiques, les nouvelles cartes du cortex pourraient améliorer la compréhension de l'organisation du cerveau modifiée dans les troubles, notent les chercheurs.
Les régions à plus forte expansion sont également impliquées dans divers troubles neurodéveloppementaux, de sorte que les nouvelles connaissances peuvent contenir des indices pour comprendre comment les changements génétiques et environnementaux peuvent avoir un impact sur les fonctions mentales supérieures, ajoutent les chercheurs.
«Notre étude montre qu'il existe des changements organisationnels cohérents entre les grands cerveaux et les petits cerveaux», a déclaré Raznahan. «Il est important d'observer que le cerveau doit constamment se configurer différemment en fonction de sa taille pour comprendre comment le cerveau fonctionne dans les états de santé et de maladie.»
L'étude a été publiée dans Science.
Source: Institut national de la santé mentale
