La première image 3D haute résolution au monde d’un cerveau de singe a été révélée, une percée qui pourrait ouvrir la voie à des traitements pour des maladies humaines, dont la maladie de Parkinson.

Une carte détaillée d’un cerveau complet de singe macaque a été créée à l’aide de techniques d’imagerie par fluorescence par une équipe de l’Académie chinoise des sciences de Pékin.

L’équipe a utilisé une nouvelle technique pour montrer comment les cellules nerveuses sont organisées et connectées dans le cerveau du singe à une «résolution du micron».

Le cerveau humain comprend près d’une centaine de milliards de cellules nerveuses avec des connexions délicates et complexes, et bien qu’il soit jusqu’à 17 fois plus grand que celui d’un macaque, il est suffisamment similaire pour que des comparaisons soient faites entre les deux, affirment les chercheurs.

Jusqu’à présent, un cerveau de souris était le plus grand à cartographier, prenant des jours pour créer une image 3D complète, mais la nouvelle technique a permis de passer à un cerveau de macaque, qui est environ 200 fois plus volumineux que celui d’une souris. .

L’équipe, comprenant des chercheurs de l’Université du Zhejiang, a déclaré qu’avoir une carte aussi détaillée d’un cerveau de primate aiderait à comprendre les maladies humaines.

La nouvelle technique d’imagerie a permis à l’équipe de cartographier chaque neurone et fibre du cerveau du singe plus en détail qu’auparavant.

Ils ont pu scruter jusqu’au niveau du micron, visualisant des cellules cérébrales généralement de 100 microns de diamètre avec des niveaux de détail jamais observés auparavant dans un cerveau de primate.

Les images résultantes sont massives, occupant plus d’un pétaoctet de données – 1 000 téraoctets ou environ 30 millions de films haute définition.

Avec des milliards de neurones capturés avec des détails sans précédent, l’équipe s’est tournée vers l’intelligence artificielle pour étudier les résultats.

Pour capturer ce détail, ils ont créé une nouvelle technique, connue sous le nom d’imagerie volumétrique avec balayage et lecture synchrones à la volée (VISoR).

Par rapport aux techniques d’imagerie optique 3D couramment utilisées, VISoR élimine la perte de temps causée par le déplacement et la pause lors du changement de champ de vision.

Cela signifie qu’ils peuvent compléter une image 3D d’un cerveau beaucoup plus gros qu’il n’était possible auparavant, a expliqué l’équipe.

Ils peuvent prendre une image complète d’un cerveau de singe en moins de quatre jours – à peu près le même temps qu’il fallait auparavant pour capturer un cerveau de souris complet, qui est 200 fois plus petit.

L’équipe a testé son processus sur le cerveau de trois singes macaques de 10 ans et a déclaré que la technique pourrait fonctionner sur d’autres organes du corps.

L’application de VISoR peut être étendue à l’imagerie d’autres tissus et organes, y compris des échantillons de pathologie clinique.

On s’attend à ce qu’en combinant les énormes données d’imagerie obtenues avec l’analyse de l’IA, cette technique puisse aider à comprendre la structure 3D fine du cerveau et du corps ainsi que leur évolution dans diverses maladies.

«J’espère que cette technologie sera encore améliorée pour des applications plus larges et à plus grande échelle, pour apporter des contributions importantes à la cartographie et à la compréhension du cerveau des primates et, éventuellement, du cerveau humain», a déclaré l’auteur de l’étude, Duan Shumin.

Le professeur David C Van Essen de l’Université de Washington à St Louis, non impliqué dans l’étude, a décrit le travail comme un « tour de force technique ».

Il a déclaré qu’en plus de la réalisation technique, leur découverte passionnante pourrait avoir de profondes implications pour la compréhension de la morphogenèse du cerveau.

« Le connectome cérébral au niveau mésoscopique est important mais jusqu’à présent limité aux rongeurs », a déclaré le professeur Wang Xiojing, non impliqué dans la recherche.

«Ce travail démontre une méthode puissante qui permet aux chercheurs de disséquer le connectome mésoscopique de singes à une résolution d’un micron, en quatre jours.»

Les résultats ont été publiés dans la revue Biotechnologie naturelle.

La maladie de Parkinson touche une personne sur 500 et environ 127 000 personnes au Royaume-Uni vivent avec la maladie.

Elle provoque une raideur musculaire, une lenteur des mouvements, des tremblements, des troubles du sommeil, une fatigue chronique, une altération de la qualité de vie et peut conduire à un handicap sévère.

Il s’agit d’une maladie neurologique progressive qui détruit les cellules de la partie du cerveau qui contrôle le mouvement.

Les personnes atteintes ont diminué leurs réserves de dopamine parce que les cellules nerveuses qui la produisent sont mortes.

Il n’y a actuellement aucun remède et aucun moyen d’arrêter la progression de la maladie, mais des centaines d’essais scientifiques sont en cours pour essayer de changer cela.