L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) nous permet de faire des déductions sur l’activité cérébrale de personnes vivantes à partir d’images visuellement convaincantes. Elle nous a notamment permis de faire des observations importantes sur les réseaux cérébraux naturels, y compris le réseau en mode par défaut. Cependant, pour comprendre ces réseaux, il faut d’abord disposer d’une certaine expérience en matière de connectivité fonctionnelle.
Qu’est-ce que l’IRM de la connectivité fonctionnelle ?
De nombreuses études d’IRMf sont réalisées pendant que le patient exerce une activité. Par exemple, s’il appuie sur un bouton avec sa main droite, vous pouvez voir plus tard une partie de l’hémisphère gauche près du cortex moteur s’éclairer à ce moment-là.
Une autre approche consiste à observer le cerveau pendant que le chercheur volontaire ne fait rien du tout dans le scanner, juste allongé. Cette technique est parfois appelée IRMf en « état de repos ».
Pendant que nous sommes allongés, différentes zones du cerveau ont une activité oscillatoire, c’est-à-dire des ondes électriques qui sont associées au signal de l’IRM. Parfois, ces ondes sont synchronisées entre elles, ce qui signifie qu’elles atteignent les hauts et les bas de la forme d’onde en même temps. C’est un peu comme s’ils étaient les différents membres d’un orchestre jouant le même morceau de musique tout en suivant le même chef d’orchestre. On dit que deux de ces zones sont fonctionnellement reliées.
Il n’est pas nécessaire de mesurer la connectivité fonctionnelle au repos. Des activités telles que l’attention portée à quelque chose d’important peuvent modifier les schémas de connectivité fonctionnelle dans le cerveau.
La connectivité fonctionnelle ne signifie pas nécessairement que deux zones du cerveau sont directement et physiquement connectées. Par exemple, deux zones cérébrales différentes peuvent être assez éloignées l’une de l’autre, mais toutes deux reçoivent des signaux d’une région centrale du cerveau comme le thalamus. Ces deux zones peuvent être connectées fonctionnellement si leurs signaux sont synchronisés.
Présentation du réseau en mode par défaut
Depuis une dizaine d’années, une attention croissante a été accordée à cette connectivité fonctionnelle comme moyen de trouver dans le cerveau des réseaux liés à des activités particulières, y compris le simple repos. L’un des réseaux les plus importants à discuter est le réseau en mode par défaut.
Le terme « mode par défaut » a été utilisé pour la première fois par le Dr Marcus Raichle en 2001 pour décrire les fonctions cérébrales au repos. Il avait été précédemment noté qu’un cerveau « au repos » utilise à peine moins d’énergie qu’un cerveau effectuant une tâche « active », ce qui suggère que le cerveau ne se « repose » peut-être pas tant qu’il change le type d’activité dans lequel il est activement engagé.
Le réseau en mode par défaut (DMN) implique des oscillations à basse fréquence d’environ une fluctuation par seconde. Le réseau est plus actif lorsque le cerveau est au repos. Lorsque le cerveau est dirigé vers une tâche ou un objectif, le réseau par défaut se désactive.
Il peut, en fait, y avoir plus d’un réseau en mode par défaut – ce que nous avons appelé le DMN peut en fait être une collection de réseaux plus petits, chacun étant dédié à quelque chose d’un peu différent de l’autre. Néanmoins, certaines zones du cerveau sont maintenant communément considérées comme faisant partie du DMN.
Quelles parties du cerveau sont dans le DMN ?
Les zones du cerveau incluses dans le réseau en mode par défaut comprennent le lobe temporal médian, le cortex préfrontal médian et le cortex cingulaire postérieur, ainsi que le précuneus ventral et certaines parties du cortex pariétal. Toutes ces régions ont été associées à certains aspects de la pensée interne. Par exemple, le lobe temporal médian est associé à la mémoire. Le cortex préfrontal médial a été associé à la théorie de l’esprit, la capacité à reconnaître les autres comme ayant des pensées et des sentiments similaires aux siens. On pense que le cingulum postérieur implique l’intégration de différents types de pensées internes. Les neurones miroirs sont également censés interagir avec le DMN.
Que fait la DMN ?
Comme le réseau en mode par défaut est plus actif au repos et en raison des structures impliquées, certaines personnes ont avancé qu’il est associé à la pensée introspective, y compris à des activités comme la rêverie ou la récupération de souvenirs. D’autres ont cependant suggéré que l’activité peut simplement être liée à des processus physiologiques sans rapport avec une activité particulière – même au repos – bien que cette opinion semble perdre de sa popularité.
Les changements dans le réseau de mode par défaut ont été liés à un grand nombre de maladies différentes, notamment la maladie d’Alzheimer, l’autisme, la schizophrénie, le trouble bipolaire, le stress post-traumatique, la dépression, etc. Les maladies peuvent être à l’origine d’une activité insuffisante ou excessive, et les données varient parfois quant à la nature de l’activité réelle. Il est souvent difficile de savoir si cela reflète une mauvaise compréhension de la maladie, de la technique ou des deux.
L’une des critiques formulées à l’égard du DMN est que les changements qu’il subit semblent très peu spécifiques – quelle est l’utilité d’une mesure si elle ne vous dit pas réellement quel est le problème ? D’autres se sont demandé si le réseau est même un concept viable, bien qu’à mesure que la recherche s’accumule, la réalité biologique du DMN devient plus difficile à remettre en question.
D’autres réseaux, tels que ceux associés à l’attention, la vision et l’audition, ont également été décrits. Bien que les avantages médicaux de ces réseaux restent flous, ils peuvent refléter un changement important dans la façon dont nous pensons au cerveau, et qui peut dire où cette pensée nous mènera à l’avenir ?
Sources des articles (certains en anglais)
- Konishi M, Mclaren DG, Engen H, Smallwood J. Façonné par le passé : Le réseau en mode par défaut prend en charge la cognition qui est indépendante de l’entrée perceptuelle immédiate. PLoS ONE. 2015;10(6):e0132209.
- Allan TW, Francis ST, Caballero-Gaudes C, et al. La connectivité fonctionnelle en IRM est déterminée par des événements BOLD spontanés. PLoS ONE. 2015;10(4):e0124577. doi:10.1371/journal.pone.0124577
- Andrews-Hanna JR. Le réseau par défaut du cerveau et son rôle adaptatif dans la mentation interne. Neuroscientifique. 2012;18(3):251–270.
- Hsiao FJ, Wang YJ, Yan SH, Chen WT, Lin YY. Altered oscillation and synchronization of default-mode network activity in mild Alzheimer’s disease compared to mild cognitive impairment : an electrophysiological study. PLoS One. 2013;8(7):e68792. Publié le 11 juillet 2013. doi:10.1371/journal.pone.0068792
Lectures complémentaires
- Fair, D. A. ; Cohen, A. L. ; Dosenbach, N. U. F. ; Church, J. A. ; Miezin, F. M. ; Barch, D. M. ; Raichle, M. E. ; Petersen, S. E. et autres (2008). « The maturing architecture of the brain’s default network ». Proceedings of the National Academy of Sciences 105(10) : 4028-32.