Comment la symétrie du cerveau influence-t-elle le fonctionnement de votre esprit?

Ces images illustrent l'asymétrie cérébrale entre les hémisphères cérébraux gauche et droit du cerveau.

Source: Semnic / Shutterstock

Les neuroscientifiques ont identifié des différences intrigantes de symétrie et d'asymétrie entre différentes régions du cerveau chez des souris porteuses de mutations du gène autisme et leurs homologues sans autisme. Les résultats non publiés de cette recherche ont été présentés par Jacob Ellegood plus tôt cette semaine lors de la réunion annuelle 2016 de la Society for Neuroscience à San Diego.

Ellegood et al. trouvé que les souris «autistes» ont montré plus de symétrie entre les hémisphères gauche et droit du cerveau (en latin pour «cerveau») par rapport aux contrôles sans mutations dans les gènes de l'autisme. Fait intéressant, les souris «autistes» ont montré plus d' asymétrie entre les hémisphères gauche et droit du cervelet (en latin pour «petit cerveau»).

Ellegood et ses collègues du Mouse Imaging Centre de Toronto ont identifié trois régions cérébrales du cerveau autistique de la souris qui présentaient des déséquilibres significatifs de volumes plus importants du côté droit et de plus petits volumes du côté gauche. Encore une fois, les hémisphères cérébraux se sont révélés exceptionnellement symétriques chez les souris ayant des gènes de l'autisme. Ces découvertes sur la symétrie cérébrale sont à la fois intrigantes et perplexes pour les neuroscientifiques.

Cela étant dit, l'asymétrie du cervelet présente un intérêt particulier pour les chercheurs. Un large éventail d'études a montré que la taille du cervelet et la connectivité fonctionnelle sont corrélées avec les fonctions liées à l'autisme, telles que la régulation des émotions et l'attention.

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Dans le même ordre d'idées, des recherches antérieures ont montré que les humains atteints de troubles du spectre autistique (TSA) ont tendance à traiter le langage davantage dans l'hémisphère droit de leur cortex cérébral, ce qui est atypique. Hypothétiquement, ce déplacement du traitement du langage vers le côté droit du cerveau pourrait être un moyen de compenser les déficits de structure ou de connectivité au sein (et entre) les hémisphères gauche et droit du cervelet.

"Tout ce que fait le cervelet, c'est en faire beaucoup"

Les hémisphères gauche et droit du cervelet en rouge.

Source: Bases de données sciences de la vie / Wikimedia Common

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Voici un bref résumé de la relation dynamique entre les deux hémisphères du cerveau et les deux hémisphères du cervelet, avec une terminologie:

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En 1504, Léonard de Vinci réalisa des moulages en cire du cerveau humain et inventa le terme cervelet après avoir remarqué deux petits «petits» hémisphères cérébraux soigneusement rangés sous les grands hémisphères cérébraux .

Cerebellar est le mot « cérébral» et signifie «lié au cervelet ou situé dans le cervelet». Il y a deux hémisphères cérébraux dans le cerveau (cerveau gauche-cerveau droit) et deux hémisphères cérébelleux (gauche et droite) dans le cervelet. .

L'hémisphère gauche du cervelet travaille en conjonction avec l'hémisphère droit du cerveau pour affiner et contrôler les mouvements musculaires sur le côté gauche de votre corps. Inversement, l'hémisphère droit du cervelet travaille en conjonction avec l'hémisphère gauche du cerveau pour affiner et contrôler les mouvements musculaires du côté droit de votre corps.

Ces comptes de neurones du cervelet et du cortex cérébral sont basés sur des études de Lent, R. et al., 2012.

Source: Gracieuseté de Larry Vandervert

Bien que le cervelet ne représente que 10% du volume cérébral, les hémisphères cérébelleux abritent bien plus de 50% des neurones totaux de votre cerveau. Basé sur cette distribution disproportionnée des neurones, mon père, Richard Bergland – qui était neuroscientifique, neurochirurgien et auteur de The Fabric of Mind (Viking) au xxe siècle – disait souvent: «Nous ne savons pas exactement ce que le cervelet est Faire. Mais peu importe ce qu'il fait, il en fait beaucoup.

Historiquement, les experts croyaient que le cervelet était principalement responsable des fonctions «non-pensantes» telles que l'équilibre, le contrôle moteur lisse et la coordination musculaire finement réglée. Et ils croyaient que le contrôle de nos fonctions cognitives – y compris l'intelligence sociale, la logique, la linguistique, la créativité, etc. – était assis uniquement dans le cortex cérébral. Ce point de vue évolue rapidement.

De nombreux leaders d'opinion croient maintenant que le cervelet joue un rôle central dans de nombreuses fonctions cognitives et capacités créatives, ainsi que dans la régulation de nos interactions émotionnelles avec le monde qui nous entoure et en nous.

Qu'est-ce que "dysmétrie de la pensée"?

Au cours des dernières années, Jeremy Schmahmann, neurologue à la Harvard Medical School, a travaillé en étroite collaboration avec des patients atteints d'ataxie et de lésions cérébelleuses dans des régions spécifiques des deux hémisphères du cervelet.

Grâce à ses recherches au Massachusetts General Hospital, Schmahmann a développé une théorie qu'il appelle «Dysmetria of Thought». C'est essentiellement l'hypothèse que le cervelet affine la pensée cognitive de la même manière qu'il affine les mouvements musculaires. Schmahmann a découvert que lorsqu'il y a une lésion structurelle structurelle d'une «microzone» particulière du cervelet, elle affecte le fonctionnement de l'esprit cérébral d'une manière spécifique.

Voici une vidéo YouTube de Schmahmann décrivant son hypothèse "Dysmetria of Thought":

Sur la base de la fonction latéralisée des hémisphères cérébelleux et cérébelleux, on pourrait supposer que les changements dans la structure cérébelleuse et la connectivité fonctionnelle avec le cortex cérébral ont des impacts profonds sur le tissu de l'esprit de quelqu'un.

À titre d'exemple, en septembre 2016, Maria Assunta Rocca, de la Division des Neurosciences de l'Université Vita-Salute San Raffaele de Milan, en Italie, a présenté un rapport de recherche inédit sur le volume de matière grise dans l'hémisphère cérébelleux gauche. sur certains tests verbaux et d'attention. (J'ai écrit à propos de ces résultats dans un article de blog Psychology Today , "Votre hémisphère cérébelleux gauche peut jouer un rôle dans la cognition").

Une étude réalisée en 2008 par des chercheurs du département des neurosciences de l'Université de Californie à San Diego a révélé des différences dans la fonction latéralisée des hémisphères cérébraux gauche et droit chez les enfants atteints d'autisme qui ont échoué à développer des compétences langagières normales. Contrairement aux contrôles sans TSA, l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) a montré que les profils latéralisés de l'activité cérébrale à la parole chez les enfants de 2-3 ans étaient différents.

Par exemple, les neuroscientifiques UCSD ont découvert que lorsque les enfants atteints d'autisme entendaient une histoire au coucher, ils affichaient plus d'activité du côté droit du cerveau plutôt que du côté gauche. On croit que les enfants sans autisme traitent plus lourdement la grammaire et le vocabulaire du côté gauche du cerveau.

"Le cervelet ne reçoit pas assez de crédit"

Dans une déclaration récente sur sa présentation de 2016, Ellegood a déclaré: «Le cervelet ne reçoit pas suffisamment de crédit.» D'autres recherches sur le cervelet ont montré que les volumes cérébraux cérébraux sont soit inhabituellement petits, soit inhabituellement gros chez les souris avec des modèles génétiques d'autisme.

Il y a deux ans, lors de la réunion annuelle 2014 de la Society for Neuroscience à Washington DC, des chercheurs ont présenté des découvertes non publiées reliant les cellules de Purkinje dans le cervelet avec les TSA. (J'ai rapporté sur cette recherche dans un article de blog Psychology Today "Comment sont les cellules de Purkinje dans le cervelet lié à l'autisme?")

Une variété d'autres recherches a trouvé des anomalies cérébelleuses chez les humains atteints de TSA grâce à des études post-mortem d'échantillons de cerveau qui ont montré une perte de volume de cellules de Purkinje. Au cours des dernières années, plusieurs études ont confirmé ce phénomène dans les cerveaux humains et de souris.

Avoir un nombre réduit de cellules de Purkinje (les plus grands neurones dans le cervelet) est l'une des caractéristiques les plus constantes de TSA dans les études post-mortem des cerveaux de l'autisme humain. Les cellules de Purkinje représentent la sortie primaire des signaux nerveux du cervelet et ont des projections neuronales élaborées qui se connectent avec diverses régions des hémisphères gauche et droit du cortex cérébral.

Dans les troubles du spectre autistique, le cerveau présente systématiquement des défauts dans les cellules de Purkinje, qui ont un seul axone qui part du cervelet et crée une connectivité du cervelet à un nombre infini de régions cérébrales cérébrales.

Plus de recherches sont nécessaires sur les différences de symétrie et d'asymétrie entre les quatre hémisphères cérébraux

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Ellegood dit que lui et ses collègues ne savent pas pourquoi une symétrie inhabituelle dans le cerveau et une asymétrie dans d'autres régions du cerveau accompagneraient l'autisme. Une possibilité est que l'asymétrie fonctionnelle résulte de la pratique régulière d'une compétence ou d'une capacité cognitive qui dépend fortement d'un côté du cerveau.

"Certainement dans la population humaine, si vous jonglez, si vous jouez de la musique, alors cette zone de votre tête devient plus grande", a déclaré Ellegood dans un communiqué. "Donc si cette découverte est environnementale ou développementale est une question ouverte." Ellegood et ses collègues ont déjà donné à beaucoup de leurs souris de laboratoire une gamme de tests comportementaux et prévoient de mener plus de recherches. "Il sera intéressant de faire correspondre l'asymétrie structurelle avec le comportement", a déclaré Albert Basson dans le communiqué.

Le laboratoire de Basson au King's College de Londres collabore avec Ellegood sur d'autres recherches liées à l'autisme liées à la connexion cérébelleuse-cérébelleuse. L'équipe de Basson a identifié les rôles critiques que joue le gène CHD7 dans le développement du cervelet. Il est actuellement à la recherche de diverses fonctions et mécanismes de CHD7 dans le développement du cortex cérébelleux et frontal. Restez à l'écoute pour les mises à jour sur ce sujet passionnant!