Publié le 6 novembre 2024. Des chercheurs ont créé un atlas cérébral numérique d’une précision sans précédent, accessible gratuitement, qui pourrait révolutionner le diagnostic précoce de maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer et accélérer la recherche sur le cerveau humain.
- L’atlas, baptisé NextBrain, permet une analyse rapide et précise des images cérébrales de patients vivants.
- Il a été construit à partir de données issues de cinq cerveaux humains, combinant imagerie microscopique et IRM grâce à l’intelligence artificielle.
- NextBrain est déjà utilisé pour étudier les changements cérébraux liés à l’âge et a démontré sa capacité à identifier de manière fiable les régions du cerveau.
Cet atlas cérébral, fruit de six années de travail, représente une avancée majeure dans la compréhension du cerveau humain et de ses maladies. L’équipe de recherche, issue de l’UCL Medical Physics & Biomedical Engineering et du Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School, a mis au point un outil qui comble le fossé entre l’imagerie microscopique de haute résolution et l’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique). En intégrant ces deux types de données, ils ont créé un modèle 3D détaillé et précis du cerveau.
Le processus de construction a été méticuleux, comparable à un puzzle complexe. Chaque cerveau a été disséqué en près de 10 000 sections, colorées pour faciliter l’identification des structures, puis photographiées au microscope. Ces images ont ensuite été réassemblées numériquement, en s’appuyant sur des IRM préalables pour guider le processus. L’intelligence artificielle a joué un rôle crucial dans l’alignement des images et l’étiquetage de 333 régions cérébrales, une tâche qui aurait pris des décennies à réaliser manuellement.
« Notre objectif en construisant cet atlas était de permettre aux chercheurs d’identifier rapidement et de manière cohérente des centaines de régions cérébrales chez des patients vivants, tout en conservant la précision anatomique fine des données du microscope », explique le Dr Zane Jaunmuktane, de l’UCL Queen Square Institute of Neurology et de la Queen Square Brain Bank for Neurological Disorders.
« Les fondations intégrées à l’atlas permettent désormais une analyse rapide, précise et accessible des images cérébrales d’individus vivants, ouvrant ainsi la porte à la détection des premiers signes de maladies neurologiques telles que la maladie d’Alzheimer, bien avant l’apparition des symptômes, et faisant progresser notre capacité à comprendre, surveiller et finalement prévenir ces maladies dévastatrices. »
Zane Jaunmuktane
L’atlas résultant, une sorte de « moyenne » des cinq modèles cérébraux utilisés, est applicable à tous les adultes humains. Il permet d’analyser les IRM de patients vivants ou décédés et d’en déduire des informations détaillées sur la structure cérébrale. NextBrain a été testé avec succès sur des milliers d’images IRM, démontrant sa fiabilité dans diverses conditions d’imagerie.
Dans une étude, l’atlas a été utilisé pour étiqueter automatiquement les régions du cerveau dans une IRM à ultra haute résolution, avec une précision comparable à celle d’un marquage manuel, même pour les zones les plus petites comme les sous-régions de l’hippocampe. Dans une autre expérience, les chercheurs ont appliqué NextBrain à plus de 3 000 IRM d’individus vivants pour étudier les changements de volume cérébral liés à l’âge, obtenant ainsi une analyse plus détaillée qu’avec les outils existants.
« NextBrain est l’aboutissement d’années d’efforts pour combler le fossé entre l’imagerie microscopique et l’IRM », souligne le Dr Juan Eugenio Iglesias, auteur principal de l’étude. « En combinant des données tissulaires haute résolution avec des techniques avancées d’IA, nous avons créé un outil qui permet aux chercheurs d’analyser les scanners cérébraux avec un niveau de détail qui était auparavant inaccessible. Cela ouvre de nouvelles possibilités d’étude des maladies neurodégénératives et du vieillissement. »
Toutes les données, les outils et les annotations utilisés dans NextBrain sont disponibles gratuitement via la plateforme de neuroimagerie FreeSurfer, ainsi que des outils de visualisation et des ressources pédagogiques.
Cette recherche a été financée par le Conseil européen de la recherche, la Société Alzheimer, la Fondation Lundbeck et les National Institutes of Health (États-Unis).
Source: University College London