Récemment, il y a eu des progrès importants dans l'identification des systèmes cérébraux associés à des fonctions comportementales et mentales complexes. Nous croyons que ce travail est pertinent pour la psychiatrie clinique parce que les anomalies survenant dans des systèmes cérébraux spécifiques sont responsables de symptômes et de troubles psychiatriques. Dans ce post, nous décrirons d'abord ce que nous entendons par systèmes cérébraux fonctionnels, puis nous discuterons comment une maladie commune – la maladie d'Alzheimer – est susceptible d'impliquer la rupture d'un système cérébral appelé «réseau par défaut».
Les National Institutes of Health ont récemment fait de la cartographie des systèmes cérébraux fonctionnels une priorité en parrainant une grande entreprise de recherche appelée «Human Brain Connectome Project». Dans cette initiative, les scientifiques utiliseront des méthodes de pointe pour comprendre comment diverses régions du cerveau humain travaillent ensemble pour exécuter des fonctions spécifiques. En d'autres termes, ces scientifiques étudieront la connectivité fonctionnelle du cerveau humain.
Alors, qu'est-ce que la connectivité fonctionnelle? C'est la façon dont les différentes régions du cerveau sont connectées et travaillent ensemble comme des systèmes intégrés pour accomplir des fonctions spécifiques, y compris le traitement complexe impliqué dans la cognition, l'émotion et la motivation, la soi-disant «trilogie mentale». Les systèmes cérébraux fonctionnels ont été grandement aidés par le développement de nouvelles techniques d'imagerie cérébrale, y compris l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). IRMf est capable de mesurer l'activité fonctionnelle des régions du cerveau pendant le repos ainsi que lors de tâches spécifiques. L'imagerie de connectivité fonctionnelle examine les corrélations et les interdépendances entre les régions du cerveau lorsqu'elles interagissent les unes avec les autres pour effectuer des tâches spécifiques.
Nous savons déjà que le cerveau humain est organisé en systèmes fonctionnels appelés «réseaux de connectivité intrinsèques». Ces «ICN» aident les humains à traiter les informations cognitives, émotionnelles et de motivation. Un réseau cérébral fonctionnel est appelé «réseau par défaut». Le réseau par défaut consiste en un groupe de régions cérébrales qui communiquent et partagent des informations pendant ces périodes où nous ne prêtons pas attention à des tâches spécifiques, c'est-à-dire lorsque nous rêvons ou repos. Il s'avère que pendant ces périodes où nous ne sommes pas activement engagés dans des tâches spécifiques, nos cerveaux travaillent dur pour évaluer notre état interne, traiter nos souvenirs et envisager des projets futurs. En effet, le réseau par défaut nous aide à «penser» et à «planifier». Le système par défaut est essentiel pour le traitement de l'information et utilise une grande partie de l'énergie du cerveau.
Quand il se passe quelque chose qui nous demande de concentrer notre attention, le cerveau se déconnecte du mode par défaut et active un ensemble différent de réseaux cérébraux (CIN) qui régulent l'attention. Les régions spécifiques des lobes frontaux et pariétaux du cerveau deviennent actives d'une manière coordonnée et nous aident à tourner notre attention vers les nouvelles tâches. En fait, un ICN nous aide à déplacer notre attention, et un ICN différent nous aide à rester concentré sur les tâches à accomplir.
Il est probable que les maladies neurologiques et psychiatriques seront éventuellement comprises en définissant les dysfonctionnements spécifiques des ICN qui sont consacrés à des tâches spécifiques. Par exemple, des recherches récentes suggèrent que les régions cérébrales clés impliquées dans le réseau par défaut sont les mêmes régions cérébrales qui montrent les premiers changements destructeurs dans la maladie d'Alzheimer et certains changements dans la connectivité du système par défaut semblent survenir avant l'apparition des symptômes cliniques. Pourquoi? Bien qu'il y ait beaucoup de spéculations, nous ne savons vraiment pas. La consommation d'énergie élevée du système par défaut peut être au moins un facteur contributif. Déterminer pourquoi peut conduire à de nouvelles approches de traitement.
La maladie neuropsychiatrique rare mais fascinante appelée «démence frontotemporale variant comportementalement» est un autre exemple intéressant où la rupture d'un CIN spécifique semble être impliquée dans un trouble spécifique. Cette maladie commence généralement vers la fin du Moyen Âge (dans les années 50 ou au début des années 60). Les premiers symptômes comprennent des comportements sociaux nettement inappropriés. Par exemple, un individu généralement réservé peut développer progressivement un comportement dramatique et désinhibé, comme raconter des histoires fortes et embarrassantes dans un restaurant ou se moquer d'une personne à la table à côté de lui. Au fil du temps, des changements impliquant la parole, la mémoire et la fonction indépendante se produisent éventuellement, et la maladie évolue vers un état clinique qui ressemble à la maladie d'Alzheimer avancée.
Des recherches récentes suggèrent que la démence frontotemporale variante comportementale implique la perte de cellules cérébrales dans un système cérébral fonctionnel appelé le «réseau de saillance émotionnelle». Cette ICN implique plusieurs zones du système limbique du cerveau. (Le système limbique est impliqué dans le traitement des informations émotionnelles.) Peut-être, ce système de saillance émotionnelle nous aide à être appropriés dans nos interactions sociales et nous permet d'intégrer des composants émotionnels dans la façon dont nous traitons l'information. Pourquoi ce système tombe en panne dans cette forme rare de démence reste un mystère.
Comme les systèmes cérébraux fonctionnels sont mieux caractérisés, les chercheurs devraient être en mesure d'examiner quels systèmes fonctionnent mal dans des maladies comme la schizophrénie, le trouble bipolaire et l'autisme. Plus nous apprendrons, plus nous serons en mesure de définir les défauts de traitement associés à ces troubles et de développer de meilleurs traitements.
L'explosion récente d'informations utilisant des procédures d'imagerie pour décrire les systèmes cérébraux n'est qu'une des nombreuses approches intéressantes qui nous permettront de mieux comprendre les symptômes psychiatriques et d'aider les personnes souffrant de ces maladies sévères et invalidantes.
Cet article a été coécrit par Charles Zorumski, MD et Eugene Rubin MD, PhD. Aucun d'entre nous n'a de conflits d'intérêts financiers avec l'industrie pharmaceutique ou les industries impliquées dans le développement de nouveaux appareils.
