Une nouvelle recherche utilisant l'intelligence artificielle informée par la physique a cartographié la vitesse à laquelle le système d'élimination des déchets du cerveau fonctionne, révélant un processus à deux vitesses qui pourrait un jour aider à diagnostiquer précocement Alzheimer et les lésions dues aux commotions.
Une équipe dirigée par le professeur Douglas Kelley à l'Université de Rochester a collaboré avec l'Université Brown et l'Université de Copenhague pour développer des modèles d'IA personnalisés qui extraient les vitesses d'écoulement des fluides à partir de scanners IRM standard. Le système glymphatique, décrit pour la première fois en 2012 par la neuroscientifique Maiken Nedergaard, fait circuler un fluide semblable à de l'eau pendant le sommeil profond pour éliminer les débris métaboliques tels que les protéines bêta-amyloïdes liées à la maladie d'Alzheimer. Jusqu'à présent, mesurer la vitesse de ce flux sans procédures invasives était presque impossible. Les microscopes standard offrent des détails élevés mais seulement sur une minuscule parcelle de tissu, tandis que les IRM traditionnelles manquent de sensibilité pour détecter des mouvements aussi lents.
Les chercheurs ont entraîné des réseaux de neurones sur des vidéos IRM de colorant se propageant dans des cerveaux de rats au fil du temps. L'IA informée par la physique a réussi à déduire des vitesses de fluide précises et la perméabilité des tissus. Les résultats, publiés dans Science Advances, ont révélé un plan à double vitesse : le fluide se déplace à quelques microns par seconde sur les surfaces externes du cerveau – la « voie rapide » – et environ 50 fois plus lentement à travers le tissu cérébral profond. Cette différence suggère que la surface externe agit comme une autoroute de nettoyage rapide, tandis que les régions plus profondes sont plus contraintes par les tissus denses. L'auteur principal, le professeur Kelley, a noté que la prochaine étape consiste à adapter le logiciel pour des contextes cliniques humains afin de comparer la dynamique des fluides entre les cerveaux jeunes, âgés, sains et malades.
Pourquoi cela vous concerne-t-il ? Une clairance glymphatique altérée est suspectée dans Alzheimer, Parkinson et les traumatismes crâniens. Pouvoir auditer ce système de manière non invasive pourrait permettre aux médecins de détecter précocement une « mauvaise circulation cérébrale » et d'intervenir avec des changements de mode de vie ou des traitements. La même technologie pourrait être déployée immédiatement après une commotion pour vérifier si la circulation interne du fluide a été dangereusement perturbée, guidant potentiellement les décisions de retour au jeu pour les athlètes.
Que pouvez-vous faire ? Bien que la technologie ne soit pas encore disponible pour les humains, vous pouvez soutenir votre propre fonction glymphatique en priorisant le sommeil profond. Visez 7 à 9 heures par nuit, évitez l'alcool avant le coucher (il perturbe l'activité glymphatique) et envisagez de dormir sur le côté, ce que des études animales suggèrent optimise l'élimination des déchets.
Source : Neuroscience News
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