mardi 9 juillet 2013

Un nouvel atlas numérique en 3D révolutionnaire du cerveau

A lire sur:  http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/73487.htm
 
Une équipe germano-canadienne vient de publier le premier résultat majeur du FET flagship européen Human Brain Project lancé fin 2012. Les chercheurs viennent de publier un atlas numérique du cerveau en 3D d'une précision inégalée. L'atlas appelé BigBrain est capable d'amasser 125.000 fois plus de données qu'un IRM classique.



Projet BigBrain Crédits : CBRAINplatform

Ce passage des radiographies 2D de tranche de cerveau à la modélisation 3D avec un zoom jusqu'à l'échelle cellulaire peut être comparé au passage de la cartographie satellitaire à Google street view ! Le cerveau fort de 86 milliards de neurones est un objet d'une complexité rare dans l'univers entier, le modéliser a nécessité 6 ans de travail collaboratif entre l'institut et hôpital neurologique de Montréal - le "neuro" - de l'université McGill et le Forschungszentrum Julich en Allemagne. L'atlas du cerveau de BigBrain est le premier modèle micro-structural du cerveau humain entier. Les résultats publiés dans le journal Science sont en accès libre et gratuit.

"L'atlas BigBrain offre une résolution quasi cellulaire, c'est-à-dire des détails près de la cellule, une capacité qui n'existait pas auparavant en 3D pour le cerveau humain", indique Alan Evans, Ph. D., chercheur au Neuro, cofondateur du Consortium international de cartographie cérébrale et co-créateur de l'atlas. "Pour situer BigBrain, précisons que les données actuelles d'IRM ont une résolution spatiale 3D de 1 mm. Par comparaison, l'ensemble de données de BigBrain est 50 fois plus petit dans chaque dimension, ce qui procure une résolution spatiale inégalée de 20micro-m. L'ensemble de données de BigBrain est 125.000 fois (50 x 50 x 50) plus grand que des données types d'IRM et a un volume de 1 téraoctet, qui équivaut à 1000 Go." Et ce n'est pas l'imagerie qui empêche d'aller vers une meilleure résolution mais simplement la puissance informatique nécessaire pour traiter davantage de données. Les chercheurs du monde entier pourront télécharger des sections du cerveau à partir du site Web de BigBrain bigbrain.loris.ca. BigBrain est façonné à partir de 7404 coupes histologiques du cerveau colorées afin d'isoler les corps cellulaires, puis numérisées, en tirant parti des progrès récents en informatique, en analyse d'images du cerveau, et de l'expérience de l'équipe dans le traitement de coupes histologiques complètes du cerveau.

Les atlas actuels reposent sur des coupes histologiques et sont bidimensionnels. BigBrain redéfinit ces cartes traditionnelles de neuroanatomie, comme celles de Brodmann, en présentant une vue ultra-précise du cerveau au moyen de techniques 3D entièrement automatisées. Les atlas fondés sur des données d'IRM ne permettent pas l'intégration d'information à l'échelle des couches corticales, des colonnes corticales, des microcircuits ou de cellules plus grandes. BigBrain permet aux chercheurs de voir le cerveau à une de résolution 20 micromètres. Pour réaliser la modélisation 3D, les chercheurs ont dû couper 7400 tranches de cerveau de 20micro-m d'épaisseur et les numériser, ce qui en soit a déjà nécessité 1000h de travail...

Les possibilités d'exploration et d'analyse du cerveau humain de BigBrain sont innombrables. BigBrain peut servir à intégrer et à mettre en corrélation des données de diverses modalités : par exemple, génétique, neuroscience moléculaire, électrophysiologique et pharmacologique. BigBrain permettra et accélérera la modélisation informatique pour simuler des fonctions du cerveau, le développement normal du cerveau et sa dégénérescence causée par la maladie. BigBrain améliorera grandement l'importance et l'interprétation de données in vivo dynamiques de faible résolution obtenues par IRM et TEP (Tomographie par Emissions de Positons), en permettant de les combiner avec les détails énormes et la résolution spatiale de l'atlas statique BigBrain. BigBrain améliorera les interventions neurochirurgicales, par exemple l'implantation d'électrodes de stimulation profonde du cerveau et fera avancer la recherche clinique, par exemple, pour localiser le site de l'épilepsie rebelle et certains types particuliers de cellules nerveuses.

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Ces travaux ont été subventionnés par le Portfolio project "Supercomputing and Modeling for the Human Brain," et financé par l'association Helmholtz Allemagne, et le Human Brain Project, un projet FET Flagship. Ils doivent être considérés comme le premier résultat majeur de la longue liste de découvertes attendues dans le cadre du FET flagship programme Human Brain Project financé par l'Union Européenne à hauteur d'un milliard d'euros.



Pour en savoir plus, contacts : - Alan Evans - chercheur au Neuro, cofondateur du Consortium international de cartographie cérébrale et co-créateur de l'atlas - alan@bic.mni.mcgill.ca
- Amunts, K., C. Lepage, L. Borgeat, H. Mohlberg, T. Dickscheid, M.-E. Rousseau, S. Bludau, et al. 2013. "BigBrain: An Ultrahigh-Resolution 3D Human Brain Model". Science 340 (6139) (juin 20): 1472 1475. doi:10.1126/science.1235381.

Code brève ADIT : 73487

Sources : - Communiqué de l'université McGill du 20-Jun-2013 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/9DCLF
- Anita Kar - Relation Média de l'université McGill - anita.kar@mcgill.ca

Rédacteurs :  Félix Portello - Attaché Scientifique à Ottawa et Coordinateur du BE Canada - felix.portello@diplomatie.gouv.fr           

Origine :  BE Canada numéro 424 (9/07/2013) - Ambassade de France au Canada / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/73487.htm

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