L'intelligence artificielle a aidé les scientifiques à cartographier le système de nettoyage caché du cerveau, révélant deux vitesses distinctes pour l'écoulement du fluide : une voie rapide autour des surfaces externes du cerveau et une voie beaucoup plus lente à travers les tissus profonds. Cette découverte pourrait permettre de détecter plus tôt les problèmes de circulation liés à Alzheimer, au vieillissement et aux commotions cérébrales.
La recherche
Des chercheurs de l'Université de Rochester, de l'Université Brown et de l'Université de Copenhague ont utilisé une approche d'IA informée par la physique pour calculer les vitesses d'écoulement du fluide à partir de données IRM. Dirigée par le professeur Douglas Kelley du département de génie mécanique de l'URochester, l'équipe a entraîné des réseaux neuronaux sur des vidéos montrant la diffusion de colorant dans le tissu cérébral au fil du temps. En analysant le mouvement du colorant, l'IA a estimé à la fois la vitesse du fluide et la perméabilité du tissu environnant.
Les résultats, publiés dans Science Advances, montrent que dans les zones ouvertes autour du cerveau, comme l'espace entre le crâne et le cerveau, le fluide se déplace à quelques microns par seconde. Mais plus profondément dans le tissu cérébral, le flux est environ 50 fois plus lent. Ce système à double vitesse fait partie du système glymphatique, décrit pour la première fois en 2012 par Maiken Nedergaard, co-directrice du Centre de neuromédecine translationnelle de l'URochester.
« Vous pouvez placer un microscope sur une petite zone du cerveau et observer ce qui s'y passe avec beaucoup de détails », dit Kelley, « mais ce n'est qu'une vue minuscule du processus global. L'IRM donne une vue en 3D mais ne capture pas la vitesse d'écoulement pour des flux aussi lents. » L'IA a surmonté cette limitation.
Pourquoi c'est important
Cette recherche pourrait aider les cliniciens à détecter précocement les problèmes de circulation dans le cerveau. « Nous espérons un jour pouvoir voir si un patient atteint d'Alzheimer a une mauvaise circulation dans son cerveau, ou même dépister une mauvaise circulation plus tôt dans la vie pour essayer de prévenir Alzheimer », dit Kelley. « Ou nous pourrions vérifier après une commotion si la circulation du fluide dans le cerveau est perturbée. »
Pour toute personne curieuse de sa santé cognitive, comprendre ces voies d'élimination des déchets pourrait éclairer des choix de vie qui soutiennent la fonction cérébrale, comme le sommeil et l'exercice.
Ce que vous pouvez faire
Bien que cette recherche en soit encore au stade des modèles animaux, vous pouvez soutenir le système de nettoyage naturel de votre cerveau en privilégiant le sommeil profond, en restant physiquement actif et en maintenant une stimulation mentale. Ces habitudes sont connues pour soutenir la santé cognitive globale et peuvent favoriser une fonction glymphatique saine.
Source : ScienceDaily Mind & Brain
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