Des chercheurs du Centre de neuroprothèses et au Laboratoire de traitement d’images médicales de l’EPFL ont découvert que chaque individu possède sa propre empreinte cérébrale et que celle ci peut évoluer dans le temps. Ils ont utilisé des IRM qui mesurent l’activité cérébrale sur une période définie. Grâce aux données obtenues, les chercheurs se révèlent capables de produire un résumé de cette activité qui se traduit sous la forme d’un graphique représenté sous forme de matrices colorées. Ce type de technique de modélisation est connu dans les milieux scientifiques sous le nom de "neuroscience des réseaux" ou "connectomique du cerveau". « Tout est dans ces graphiques qui sont communément appelées "connectomes cérébraux fonctionnels". Le connectome est une carte des réseaux neuronaux. En l’observant, il est possible de déterminer ce que la personne est en train de faire durant son scanner. Si elle est inactive ou si elle exécute une tâche par exemple. Les connectomes changent en fonction de l’exercice cérébral et des régions sollicitées », résume Enrico Amico qui a participé à ces travaux.
Grâce à ce tableau, il a pu être établi que chaque cerveau possède sa propre empreinte, comme une empreinte de doigt. Pour arriver à ces conclusions, des scientifiques de l’Université de Yale ont, il y a quelques années, étudié les connectomes issus de deux scanners différents d’un même sujet, réalisés à plusieurs jours d’intervalle. Sur la base des courbes, les chercheurs ont été capables de faire correspondre les deux scanners dans près de 95 % des cas et donc d’identifier la personne à partir de son empreinte cérébrale. « C’est vraiment impressionnant, car on ne se fonde pas sur une image du cerveau, mais uniquement sur les connectomes, qui sont essentiellement des ensembles de scores de corrélation », précise Enrico Amico.
Ce dernier a décidé d’aller plus loin. En effet, identifier l’empreinte cérébrale s’est toujours effectué sur la base d’IRM réalisées pendant plusieurs minutes. Mais est-ce que l’on aperçoit déjà l’empreinte cérébrale après quelques secondes de scanner ? S’il y a un moment dans le temps où elle apparait, combien de temps dure-t-elle ? « Jusqu’à présent, nous étions capables de retrouver l’empreinte entre deux scanners différents, car la période d’analyse restait longue. Se manifeste-t-elle sur une image prise en 5 secondes par exemple ? Où cela prend-il plus de temps ? Et si les empreintes de différentes zones du cerveau apparaissaient à différents moments ? Personne ne possédait les réponses à ces questions. Nous avons donc joué avec l’échelle de temps en la faisant varier », explique Enrico Amico.
En dessous de sept secondes, le chercheur n’a pas pu identifier des informations qui relèvent de l’empreinte cérébrale. Mais, dès 1 min 40 s, certaines données s’avèrent détectables. « On s’est rendu compte que l’on retrouve des indications de l’empreinte cérébrale sur des moments très courts. Nous n’avons donc pas besoin d’une IRM qui résume l’activité cérébrale sur 5 minutes par exemple. On peut se contenter d’un temps d’observation plus concis », remarque le scientifique. Ses analyses ont également permis de montrer que les informations détectées le plus rapidement proviennent des parties sensorielles du cerveau. Notamment celles liées aux mouvements des yeux, de la perception visuelle, de l’attention visuelle entre autres. Au fil du temps, les régions du cortex frontal, celles qui sont associées à des fonctions cognitives plus complexes, commencent également à révéler des informations uniques à chacun d'entre nous.
La prochaine étape de la recherche consiste à comparer les empreintes cérébrales de patients en bonne santé et de patients souffrant d’Alzheimer. « D’après mes premières investigations, il semblerait que toutes ces caractéristiques uniques qui composent l’empreinte cérébrale disparaissent avec la progression de la maladie. Cela devient de plus en plus difficile de reconnaître le patient sur la base de ses connectomes. C’est comme si une personne atteinte d’Alzheimer perdait son identité cérébrale », conclut Enrico Amico.
Dans cette optique, les applications potentielles pourraient inclure la détection précoce de maladies neurologiques où les empreintes cérébrales disparaissent. La technique d’Enrico Amico peut être utilisée chez des patients atteints d'autisme ou d'accident vasculaire cérébral, ou même chez des sujets souffrant de toxicomanie. « Ce n'est qu'un petit pas de plus vers la compréhension de ce qui rend notre cerveau unique : les possibilités que cette découverte pourrait créer sont illimitées ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
