La superfluidité et la synergie de vos quatre hémisphères cérébraux

La connectivité cérébrum-cervelet facilite la fluidité physique et cognitive.

Cette illustration du début du XXe siècle montre l’inter-connectivité des quatre hémisphères cérébraux (les deux hémisphères cérébraux et les deux hémisphères cérébelleux) d’en bas. Cérébelleux est le mot apparenté à cérébral et signifie «se rapportant au cervelet ou situé dans celui-ci».

Source: Wikipedia / domaine public

La plupart des gens supposent que les humains ne possèdent que deux hémisphères cérébraux – mais nous avons en fait quatre hémisphères cérébraux. Il y a deux «grands» hémisphères dans le cerveau qui abritent le cortex cérébral et sont communément appelés «cerveau gauche / cerveau droit». Et il y a deux hémisphères plus petits au sud du cerveau moyen appelés cervelet (latin pour «petit cerveau»). qui abritent le cortex cérébelleux et les cellules de Purkinje en forme d’éventail.

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Le «petit cerveau» ne représente qu’environ 10% du volume du cerveau mais abrite la majorité des neurones totaux du cerveau. Selon la recherche de Suzana Herculano-Houzel (2010), il existe généralement un ratio de 3,6 neurones cérébelleux par neurone dans le cortex cérébral.

Cet article est divisé en trois parties: La première partie présente des exemples anecdotiques de la raison pour laquelle les cellules de Purkinje du cervelet et du cervelet font partie de ma conscience depuis aussi longtemps que je me souvienne.

La deuxième partie de cet article présente des cartes cérébrales faites à la main qui illustrent la relation entre les deux hémisphères du cerveau et du cervelet à partir d’un modèle de cerveau divisé que j’ai créé avec mon père pour le manuscrit de Athlete’s Way en 2005. Cette section juxtapose mon Le cerveau «surligneur et stylo Sharpie» fait maison avec des cartes cérébelleuses à la pointe de la technologie (Guell et al., 2018, Marek et al., 2018) de l’année dernière.

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La troisième section de cet article présente des exemples autobiographiques de la façon dont je combine les cartes cérébrales cérébro-cérébelleuses et mon concept de «superfluidité» comme moyen d’inspirer à ma fille de 11 ans le « débridage » de son cortex préfrontal et son absence de réflexion excessive. Une des clés pour créer une superfluidité est d’éviter de «bloquer» toute partie de votre corps ou de votre cerveau. Grâce à mes cartes cérébrales simples et colorées par nombre, ma fille peut facilement visualiser la connectivité fonctionnelle de ses quatre hémisphères cérébraux lorsqu’elle pratique un sport, écrit un journal d’école, crée de l’art, apprend une nouvelle langue, joue d’un instrument de musique, etc. .

(* Dans son ouvrage légendaire intitulé Sur les réserves vitales: Les énergies des hommes. L’Évangile de la relaxation (1911), William James conseille au lecteur des conseils intemporels: « Décompressez , en un mot, votre machinerie intellectuelle et pratique, et laissez-la courez gratuitement, le service que vous obtiendrez sera deux fois plus bon. ”)

Première partie: «Pensez à marteler et à forger la mémoire musculaire de vos cellules de Purkinje à chaque coup».

Hier, j’ai écrit un article faisant état d’une nouvelle étude (Bijanki et al., 2019) selon laquelle la stimulation électrique d’un faisceau de faisceaux de fibres de la substance blanche reliant la matière grise de différentes régions du cerveau au cerveau aidait la neurochirurgie anxieuse les patients qui devaient rester éveillés pour une craniotomie étaient heureux et les faisaient même rire aux éclats.

Pendant tout le temps que j’ai écrit sur cette nouvelle étude hier, je souhaitais pouvoir appeler mon défunt père Richard Bergland (1932-2007) au téléphone et lui demander: «Papa, quel est le problème avec cette nouvelle découverte? Pourquoi pensez-vous que l’exploration de ce soi-disant «endroit heureux» dans le cerveau fait éclater de rire aux patients? »

Richard Bergland a choisi une vision sagittale de l’ensemble du cerveau pour mettre en évidence la division saillante entre le cerveau et le cervelet.

Source: adulte viking / usage loyal

Mon père était un neurochirurgien et neuroscientifique éminent du XXe siècle qui brillait dans la communication entre les preuves empiriques qu’il avait acquises en étudiant des modèles animaux dans un laboratoire avec des observations anecdotiques qu’il avait faites en faisant la connaissance de ses patients avant, pendant et après une opération du cerveau. En 1986, il publie The Fabric of Mind (Adulte Viking).

Quand j’étais enfant, j’allais à l’hôpital avec mon père la plupart des dimanches et l’attendais dans son bureau pendant qu’il faisait la tournée. Ensuite, nous jouions au tennis ou au squash. C’était notre rituel hebdomadaire pendant une grande partie de ma jeunesse et le seul moment de qualité entre père et fils que nous passions ensemble à l’époque.

Par coïncidence, parce que je suis né en 1966 et que mon père a régulièrement croisé David Marr, pionnier du cervelet, il a rédigé le document phare «Une théorie du cortex cérébelleux» (Marr, 1969), dans lequel il était écrit que les cellules de Purkinje du cervelet étaient la clé apprendre la motricité – mon père a incorporé ces connaissances chaque fois que je dirigeais mon jeu de tennis dans les années 1970.

En 1971, alors que je venais juste d’apprendre à manipuler une raquette de tennis, le modèle d’apprentissage moteur Marr-Albus est devenu le fondement de l’approche de mon père pour m’apprendre à maîtriser mes coups de tennis et à servir comme un pro.

En tant qu’entraîneur, mon père apportait toujours ses connaissances en neuroscience à la cour et me disait des choses comme «Chris, pense à marteler et à forger la mémoire musculaire de tes cellules de Purkinje à chaque coup».

En 2009, Piergiorgio Strata a écrit une rétrospective intitulée «La théorie de l’apprentissage cérébelleux de David Marr: 40 ans plus tard», ce qui m’a permis de comprendre pourquoi mon père tenait tellement à mettre en avant le cervelet et les cellules de Purkinje. mémoire musculaire en tant que jeune joueur de tennis.

Le cervelet a intrigué mon père parce que, tout au long de l’histoire, la plupart des experts ont pensé que le cervelet n’était impliqué que dans les fonctions motrices – mais mon père craignait que le cervelet puisse également être impliqué dans des fonctions non motrices.

Malheureusement, cette «supposition éclairée» n’était étayée par aucune preuve empirique de l’époque. Par conséquent, mon père disait régulièrement: « Nous ne savons pas exactement ce que fait le cervelet. Mais quoi qu’il fasse, il en fait beaucoup.

Sur la couverture de “The Athlete’s Way”, Christopher Bergland parcourt 135 km sans escale dans la Death Valley lors de l’ultramarathon de Badwater.

Source: St. Martin’s Press / Fair Use

Après ma retraite des compétitions d’athlétisme professionnel, j’ai décidé d’écrire un livre sur les neurosciences et le sport, intitulé La voie de l’athlète: Suer et la biologie du bonheur (2007), avec mon père comme expert médical. Bien entendu, le cervelet humain occuperait une place centrale dans le manuscrit en raison de son rôle indéniable dans la mémoire musculaire et de son rôle essentiel dans la précision des mouvements coordonnés. Je voulais aussi utiliser ma plate-forme d’écrivain scientifique pour faire publier certaines des idées les plus radicales de mon père sur le cervelet.

Malheureusement, à la fin de sa carrière professionnelle, mon père avait brulé de nombreux ponts avec ses collègues de l’Ivy League. Divulgation complète: Mon père était un rageaholic qui manquait souvent de régulation de ses émotions. D’habitude, si mon père était en désaccord avec quelqu’un et que les choses devenaient plus chaudes, il perdrait son sang-froid et n’aurait pas beaucoup de finesse en matière de politique sur le lieu de travail. Quand il prit sa retraite, à la fin des années 1990, la plupart des membres du personnel médical avaient dit «bon débarras», car il était un «hérétique» aussi irrévérencieux qui tenait à vaincre le statu quo des tours d’ivoire du monde universitaire.

Au moment où il avait pris sa retraite de la neurochirurgie, mon père avait été mis sur une liste noire par la plupart de ses collègues et n’avait aucune chance de voir ses idées sur le cerveau publiées dans des revues à comité de lecture. C’était déchirant de le voir tomber dans un état de désespoir et de désespoir en préretraite.

Christopher Bergland s’est appuyé sur la création d’un état de «superfluidité» pour battre un record du monde Guinness.

Source: Photo de Christopher Bergland

Ainsi, après avoir battu un record du monde Guinness comme ultra-coureur et avoir le cachet d’obtenir un contrat de livre sur les performances exceptionnelles, une grande partie de ma mission en tant qu’écrivain scientifique était d’être un messager furtif d’idées visionnaires sur le cervelet à un large public.

Cela dit, ma détermination et mon ambition d’obtenir un contrat avec l’un des éditeurs des Cinq Grands et d’écrire un livre sur les neurosciences et le sport ont également été de prouver à mon père que je n’étais pas un idiot. Depuis l’école primaire, j’ai une puce sur l’épaule indiquant que ma sœur aînée possédait tous les «secrets du livre» et que je recevais le prix imbécile de frère et soeur d’être un élève terrible mais d’avoir un «génie cérébelleux». Cela dit, je ‘ Nous avons toujours considéré le cervelet comme un outsider sous-estimé. Si le cervelet avait une voix, j’imagine qu’il dirait d’une manière inspirée par Rodney Dangerfield: «Je ne reçois aucun respect!» Aussi longtemps que je m’en souvienne, j’ai voulu lui donner la reconnaissance qu’il mérite.

Deuxième partie: cerveau en baisse: une hypothèse en constante évolution

Pendant la majeure partie de 2005 et 2006, j’ai constamment parlé et envoyé un courrier électronique à mon père. Au cours de longues conversations, je cherchais chaque jour dans son cerveau des informations détaillées sur les neurosciences lorsque je rédigeais le manuscrit de The Athlete’s Way . Ensemble, nous avons créé un nouveau modèle de division du cerveau appelé «cerveau bas». Notre objectif était de détourner l’attention du «cerveau gauche-cerveau» en mettant en lumière le «petit cerveau». Vous trouverez ci-dessous un schéma de ce modèle de cerveau divisé père-fils.

Cette carte cérébrale illustre les premières incarnations du «modèle de cerveau divisé de Bergland» et décrit divers rôles hypothétiques que chaque région cérébrale pourrait jouer dans un système de cortex cérébelleux-cérébral interconnecté. (Tiré de la page 81 de «La voie de l’athlète: la sueur et la biologie du bonheur».)

Source: Photo et mise en page de Christopher Bergland (Circa 2007)

Tragiquement, en 2007, mon père est décédé subitement d’une crise cardiaque peu après la publication de ce que nous espérions tous les deux être un livre révolutionnaire. Le seul point positif de sa mort prématurée est que mon père est décédé, pensant que notre livre allait devenir un best-seller. Malheureusement, le livre n’a jamais gagné en popularité auprès du grand public et a été un échec.

Lors des funérailles de mon père, j’ai juré de faire de mon mieux en tant qu’écrivain scientifique pour rendre compte en temps réel de toutes les dernières recherches concernant le cervelet et pour maintenir une chronologie des avancées de la recherche cérébelleuse du XXIe siècle en l’honneur de son père. héritage. J’ai également pris l’engagement de continuer à avancer des idées théoriques sur le cervelet et mon concept de «superfluidité» fondé sur l’expérience de la vie et des preuves anecdotiques (comme je le fais dans ce billet).

En tant qu’écrivain scientifique, il peut être difficile de naviguer sur la corde raide entre les reportages simples et les «récits». La plupart du temps, lorsque je fais rapport sur la science, j’évite d’utiliser des pronoms à la première personne et je garde délibérément l’écriture strictement basée sur des preuves.

Illustration montrant comment une électrode a été insérée dans le faisceau de cingulum.

Source: De Bijanki et al., Journal of Clinical Investigation (2019); Avec l’aimable autorisation de l’American Society for Clinical Investigation

Par exemple, hier, lorsque j’ai écrit un article intitulé «Les neuroscientifiques ont-ils trouvé un« lieu heureux »dans le cerveau?», Il n’y a volontairement aucun pronom à la première personne dans le texte. À l’inverse, lorsque je construisais le format et la présentation de ce billet sur le tapis roulant en faisant du jogging au gymnase ce matin, je pouvais voir un organigramme de plusieurs études de recherche, images visuelles et exemples anecdotiques que je voulais rassembler. sous le thème «La superfluidité et la synergie des quatre hémisphères de votre cerveau».

La raison pour laquelle j’ai décidé de composer ce billet aujourd’hui, c’est parce qu’hier, alors que j’étudiais l’illustration de la vue sagittale de Bijanki et al. (ci-dessus) d’une électrode sondant le faisceau de cingulum d’un patient neurochirurgical subissant une craniotomie, j’ai continué à visualiser mon père dans la salle d’opération en train d’effectuer des procédures cérébrales «éveillées».

J’ai également eu des visualisations de la carte du cerveau (ci-dessous) que j’avais dessinées en 2009, qui soulignaient l’importance de «combler les lacunes entre les quatre hémisphères cérébraux» par le biais de faisceaux de fibres de substance blanche. Dans mon esprit, cela semblait être une drôle de coïncidence que le point où le chevauchement des boucles de rétroaction bidirectionnelles des flèches vertes et jaunes se croisent dans le cerveau («cerveau montant») se trouve à proximité de la partie du faisceau de cingulum. que Bijanki et al. (2019) ciblés avec leur sonde de faible amplitude.

Cette carte cérébrale topographique des circuits «cérébro-cérébelleux» illustre l’importance d’optimiser la connectivité fonctionnelle controlatérale entre les deux hémisphères cérébraux et les deux hémisphères cérébelleux.

Source: Photo et illustration de Christopher Bergland (Circa 2009).

La carte cérébrale rudimentaire ci-dessus offre une vue à vol d’oiseau des quatre hémisphères cérébraux «écrasés» sur un plan afin que le spectateur puisse visualiser comment des faisceaux de fibres de matière blanche relient la matière grise des régions du cerveau. Chaque “orbe en forme d’oeuf” enveloppé de matière grise représente l’un des quatre hémisphères cérébraux. Comme une poupée russe, vous pouvez plonger plus profondément dans chacun de ces hémisphères pour explorer les divers lobes de chaque hémisphère cérébral et les microzones de chaque hémisphère cérébelleux. À partir de là, vous pouvez effectuer une autre exploration plus approfondie et cartographier les circuits neuronaux.

Le 25 janvier, Chloe Williams a rédigé un article dans Spectrum , intitulé «Les nouvelles cartes cérébrales suggèrent le rôle du cervelet dans la cognition, le langage», ce qui explique très bien pourquoi les avancées récentes en matière de cartographie cérébrale cérébrale sont si excitantes. Williams écrit:

«On sait depuis longtemps que le cervelet est responsable de la coordination des mouvements. Mais les scientifiques découvrent qu’il peut également coordonner le langage, la cognition et les comportements sociaux. Cependant, la structure et les fonctions de la région sont mal comprises, de même que la mesure dans laquelle elles varient selon les populations. Une nouvelle analyse (Marek et al., 2018) d’analyses cérébrales met en évidence des variations du cervelet au niveau des réseaux de neurones. Il montre également comment la région du cerveau peut coopérer avec d’autres régions pour régir une pensée complexe.

Les images résultantes montrent à quel point l’activité dans certaines parties du cervelet suit celle d’autres régions cérébrales de chaque personne. Sur la base de ces corrélations, les chercheurs ont attribué des régions du cervelet à divers réseaux de neurones, notamment le réseau d’attention dorsale, le réseau de mode par défaut (rêverie) et ceux contrôlant les mains, le visage et les pieds. L’équipe a également analysé les analyses pour déterminer le moment relatif de l’activité cérébrale. Ils ont constaté que les signaux dans les réseaux cérébelleux étaient en retard de 125 à 380 millisecondes par rapport à ceux du cortex cérébral. Cette découverte suggère que le cervelet traite les signaux provenant du cortex cérébral, tels que ceux impliqués dans l’apprentissage. La «cartographie de précision» pourrait être utilisée pour comprendre comment les différences individuelles dans l’organisation cérébelleuse contribuent aux différences de comportement. ”

J’ai présenté un rapport sur cette étude de Scott Marek et al. (2018) et les exquises cartes du cerveau cérébelleux (ci-dessous) créées par Xavier Guell et al. (2018) dans plusieurs messages l’année dernière. (Voir “Cartographie du cervelet humain recadrant les fonctions du cerveau entier”, les études sur le cervelet remettent en question les notions anciennes de notre façon de penser, “3 raisons pour lesquelles le“ petit cerveau ”pourrait devenir la prochaine grande chose.”)

Gradients de cervelet et relation avec les cartes d’activité de tâche discrète (de Guell et al., 2018a) et les cartes d’état de repos (de Buckner et al., 2011)

Source: Xavier Guell et al./eLife 2018 (Creative Commons)

Troisième partie: Qu’est-ce que la superfluidité et ses liens avec la visualisation de cartes cérébrales cérébro-cérébelleuses?

Pour la dernière section de ce post, je vais passer à la vitesse supérieure et partager quelques exemples autobiographiques de la façon dont j’explique mon concept de «superfluidité» et de «combler les lacunes entre les quatre hémisphères cérébraux» à ma fille de 11 ans. régulièrement. Espérons que ces exemples concrets de la façon dont les concepts de «flux» et de neuroscience se rejoignent permettront de rendre cette information accessible aux personnes de tous âges et de tous horizons. (Pour des exemples audiovisuels de superfluidité, voir «Sept expositions époustouflantes de superfluidité en action».)

Au début de ma carrière d’athlète d’ultra endurance, j’ai lu le best-seller phare de Mihaly Csikszentmihalyi, Flow: La psychologie de l’expérience optimale (1990). Ce livre a été une aubaine pour moi en tant que triathlète débutant.

Cela dit, après avoir passé d’innombrables heures dans la «zone» et créé un flux tous les jours de la semaine, il est devenu clair pour moi qu’il y avait des sursauts épisodiques d ‘«extase transcendante» qui se produisaient dans le canal de flux. Ces éclats orgasmiques de connexion à quelque chose de beaucoup plus grand que moi dans l’univers me rappelaient les expériences que j’avais eues avec la psilocybine qui «m’a ouvert les portes de la perception» pendant l’adolescence.

Une grande partie de ma passion fanatique de devenir un athlète ultra-endurance était enracinée dans la quête de ces moments qui dissolvent l’ego et qui consistent à ressentir zéro frottement, viscosité ou entropie entre mes pensées, actions et émotions, combinés à un sentiment de « «unité» à tout ce qui m’entoure lorsque je courais, faisais du vélo ou nageais. Plus je passais de temps dans la «zone» à créer un état de flux, plus il y avait de chances que je connaisse des moments de superfluidité. Le dernier chapitre de The Athlete’s Way est intitulé «Superfluidité: Chase Your Bliss».

Lorsque je me suis retiré des compétitions sportives professionnelles et que je me suis consacré à devenir un soi-disant «écrivain», je me suis rendu compte que les mêmes moments de superfluidité qui m’ont été vécus lors de mon entraînement ou de ma compétition de triathlon se sont également produits sur ma machine à écrire. Une fois dans une lune bleue, lorsque je tapais sur une touche, il me semblait que les quatre hémisphères cérébraux étaient éclatés, ce qui me permettait de transmettre des idées originales, des preuves empiriques, des images visuelles et de nouvelles idées d’une manière qui semblait: superfluid. »Tout comme un« écoulement »peut se produire chaque fois que vous établissez un compromis favorable entre votre niveau de compétence et le défi, des moments épisodiques de superfluidité peuvent se produire chaque fois que vous vous trouvez dans la zone.

Du spectre des troubles neurologiques cliniques à la performance maximale: la superfluidité de la pensée, des émotions et des mouvements coordonnés est à l’opposé du syndrome affectif cognitif cérébelleux débilitant (Schmahmann & Sherman, 1998), de l’ataxie sévère et de la dysmétrie de pensée (Schmahmann, 1998).

En tant que parent, l’un de mes objectifs principaux est de structurer pour ma fille des activités hebdomadaires qui facilitent l’écoulement et la superfluidité dans de multiples arènes tout en l’encourageant à augmenter involontairement le volume de matière grise dans chaque hémisphère cérébral et à optimiser la connectivité fonctionnelle entre ses quatre. hémisphères. J’ai l’impression que ces changements cérébraux se produisent via la neuroplasticité et la neurogenèse en exposant ma fille à un mélange égal d’activités cérébrales, cérébelleuses et cérébro-cérébelleuses une fois par semaine et à une activité physique quotidienne modérée à vigoureuse.

Je sais bien que, pour de nombreux spectateurs, la liste hebdomadaire d’activités «parascolaires» de ma fille, notamment l’apprentissage de la maîtrise du français et du suédois, le tennis, la natation, le ballet, l’équitation, les cours de guitare, de théâtre et de poterie, semble terminée. -le-top et aime trop. Si ma fille souffrait d’épuisement professionnel, je réduisais immédiatement ses activités hebdomadaires. Mais elle adore vraiment faire toutes ces activités.

Il est important de noter que ma fille de 11 ans ne ressent aucune pression de ma part pour que je sois une fille surdouée ou que sa «dignité d’amour et d’appartenance» a tout à voir avec le fait d’être une rock star sur le terrain de jeu ou d’obtenir des points à l’école. . (Voir «L’épanouissement de la vie ne nécessite pas de comprendre ce qui se passe».)

Parce que mon père a mis beaucoup de pression sur moi et mes sœurs pour que nous soyons des athlètes universitaires et que nous obtenions des notes parfaites, je dis très clairement à ma fille que je ne partage pas le même système de valeurs que son défunt grand-père. Cela dit, elle sait également que l’optimisation de la connectivité fonctionnelle entre les quatre hémisphères cérébraux et le «débridage» de son cortex préfrontal constituent le meilleur moyen de laisser aller son énergie créative, pénétrer dans la zone d’écoulement et atteindre des états de superfluidité périodiques.

J’espère qu’en apprendre davantage sur ces concepts incitera les lecteurs de tous âges à structurer des routines quotidiennes optimisant le volume de matière grise et l’interconnectivité de vos quatre hémisphères cérébraux, tout en poursuivant au quotidien des moments de «zéro frottement, viscosité ou entropie absolument absolu». pensées, actions et émotions.

Références

David Marr. “Une théorie du cortex cérébelleux.” The Journal of Physiology (Première publication: le 1er juin 1969) DOI: 10.1113 / jphysiol.1969.sp008820

James S. Albus «Une théorie de la fonction cérébelleuse». Biosciences mathématiques (première publication: février 1971) DOI: 10.1016 / 0025-5564 (71) 90051-4

Jeremy D. Schmahmann et Deepak N .. Pandya. “The Cerebocerebellar System ” Revue internationale de neurobiologie (1997) DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3

Jeremy D. Schmahmann et Janet C. Sherman. «Le syndrome affectif cognitif cérébelleux». Cerveau: Un journal de neurologie (première publication: avril 1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561

Jeremy D. Schmahmann. «Dysmetria of Pought: Conséquences cliniques de la dysfonction cérébelleuse sur la cognition et les effets.» L’ évolution des neurosciences cognitives (Première publication: le 1er septembre 1998) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2.

Suzana Herculano-Houzel. «Mise à l’échelle coordonnée des nombres corticaux et cérébelleux de neurones». Frontiers in Neuroanatomy (2010) DOI: 10.3389 / fnana.2010.00012

Xavier Guell, Jeremy D. Schmahmann, John DE Gabrieli, Satrajit S. Ghosh. «Gradients fonctionnels du cervelet». ELife (première publication: le 14 août 2018) DOI: 10.7554 / eLife.36652

Scott Marek et al. «Organisation spatiale et temporelle du cervelet humain individuel». Neuron (première publication: le 25 octobre 2018) DOI: 10.1016 / j.neuron.2018.10.010

Kelly R. Bijanki, Joseph R. Manns, Cory S. Inman, Ki Sueng Choi, Sahar Harati, Nigel P. Pedersen, Daniel L. Drane, Allison C. Waters, Rebecca E. Fasano, Helen S. Mayberg et Jon T. Willie. «La stimulation du cingulum améliore l’affect positif et l’anxiolyse pour faciliter la craniotomie éveillée.» Journal of Clinical Investigation (Aperçu dans In-Press publié: 27 décembre 2019 / Publication électronique (Version 2) Publié: 11 février 2019) DOI: 10.1172 / JCI120110