Simple Science

La science de pointe expliquée simplement

# Biologie# Neurosciences

Changements dans le cerveau humain à travers les âges

Cet article examine comment la structure du cerveau évolue de l'enfance à la vieillesse.

― 8 min lire


Développement du cerveauDéveloppement du cerveaude l'enfance à l'âgeadultecerveau change au cours de la vie.Examiner comment la structure du
Table des matières

Le cerveau humain est un organe super complexe qui change de structure tout au long de la vie. Ces changements, surtout dans le Cortex cérébral, influencent notre façon de penser et de fonctionner. Comprendre comment ça se passe peut nous aider à mieux saisir le développement du cerveau, depuis l'enfance jusqu'à la vieillesse.

Le cortex cérébral, c'est la couche extérieure du cerveau, et son épaisseur peut changer avec le temps à cause de divers processus biologiques. Ça inclut comment les Neurones (les cellules principales du cerveau) et les Cellules gliales (qui soutiennent) sont organisés et comment elles se connectent entre elles. Certains changements, comme le fait de tailler les connexions entre neurones, se produisent pendant l'enfance et l'adolescence, et ça peut continuer à l'âge adulte.

Des recherches ont montré que pendant qu'on grandit, le cerveau subit différents changements. Par exemple, pendant l'enfance, le nombre de connexions entre les neurones augmente, mais ça diminue à l'adolescence. Ce schéma semble être influencé à la fois par les neurones et les cellules gliales, qui jouent un rôle clé dans le soutien et le maintien de la santé du cerveau.

Résultats Clés sur le Développement du Cerveau

Au fil des ans, les scientifiques ont découvert que plein de facteurs contribuent aux changements dans le cortex cérébral. Ces facteurs peuvent être biologiques ou environnementaux. Par exemple, certaines substances chimiques dans le cerveau, appelées Neurotransmetteurs, peuvent influencer comment le cortex se développe.

Des études sur des animaux ont suggéré que certains neurotransmetteurs affectent le développement de zones spécifiques du cortex. Par exemple, certaines substances chimiques qui transmettent des signaux dans le cerveau semblent avoir des effets forts sur les zones responsables du mouvement et des sens.

Cependant, étudier le développement du cerveau humain est difficile. Beaucoup de méthodes utilisées pour explorer le développement cérébral chez les animaux ne peuvent pas être facilement appliquées aux humains. De plus, mesurer l'activité et la structure du cerveau chez les enfants soulève des questions éthiques, ce qui complique les mesures directes.

Malgré ces défis, les chercheurs ont réussi à créer des modèles qui décrivent le développement du cerveau dans de grandes populations. Ces modèles offrent des aperçus sur comment le cerveau se développe et vieillit en général, même s'ils ne capturent pas l'expérience de chaque individu.

Explorer le Lien entre Structure et Fonction du Cerveau

Les chercheurs se concentrent sur la compréhension de comment les caractéristiques neurobiologiques, comme la répartition de cellules spécifiques ou de récepteurs, se rapportent aux changements d'épaisseur du cortex. Ils ont trouvé que ces relations ne sont pas aléatoires ; elles reflètent plutôt certains processus biologiques qui influencent comment le cerveau se développe avec le temps.

En utilisant des données provenant d'atlas cérébraux précédemment collectés, les chercheurs ont pu révéler comment certains marqueurs neurobiologiques sont liés aux changements d'Épaisseur corticale tout au long de la vie d'une personne. Ils ont observé que ces changements d'épaisseur suivent souvent des schémas distincts selon l'âge, suggérant une relation prévisible entre la structure du cerveau et l'activité neurobiologique.

Les études indiquent que certaines périodes de la vie, comme l'enfance et le début de l'âge adulte, sont particulièrement importantes pour comprendre ces changements. Le cerveau montre une réorganisation significative pendant ces périodes, en lien avec l'activité de divers systèmes de neurotransmetteurs.

Méthodologie pour Analyser les Marqueurs Neurobiologiques

Pour explorer ces relations, les scientifiques ont développé des méthodes qui combinent des données de plusieurs sources. Ça permet une analyse plus large des facteurs qui influencent le développement cortical. Ils utilisent des atlas cérébraux qui contiennent des informations sur différents types de cellules et leur répartition dans le cerveau.

Les chercheurs ont examiné comment ces marqueurs neurobiologiques sont corrélés à l'épaisseur corticale à différents âges. En calculant comment différents marqueurs expliquent les changements d'épaisseur corticale, ils ont pu évaluer les contributions de chaque marqueur au développement du cerveau.

Les modèles créés à partir de cette combinaison de données permettent aux chercheurs de prédire comment les changements dans la structure cérébrale se rapportent à certaines activités biologiques. Par exemple, ils peuvent suivre comment certains systèmes de neurotransmetteurs contribuent aux changements des schémas structurels tout au long de la vie.

Modèles de Changements d'Épaisseur Corticale

Les analyses ont révélé que les trajectoires de changement d'épaisseur corticale peuvent varier significativement selon l'âge d'une personne. Les plus grands changements ont tendance à se produire pendant l'enfance et le début de l'âge adulte, avec des changements plus subtils qui ont lieu plus tard dans la vie.

À travers leurs recherches, les scientifiques ont identifié des périodes spécifiques où certains marqueurs neurobiologiques étaient les plus actifs. Par exemple, pendant la transition de l'enfance à l'adolescence, certains systèmes de neurotransmetteurs montrent des effets prononcés sur l'épaisseur corticale.

Au fur et à mesure que les individus avancent vers l'âge adulte, le rôle de ces marqueurs neurobiologiques change. Bien que certains marqueurs puissent encore jouer un rôle, d'autres deviennent plus importants pour expliquer comment et pourquoi les changements d'épaisseur corticale continuent à évoluer.

Le Rôle de Marqueurs Neurobiologiques Spécifiques

Parmi les marqueurs neurobiologiques étudiés, plusieurs se sont démarqués comme des contributeurs significatifs aux changements d'épaisseur corticale. En particulier, des récepteurs liés à la dopamine, un neurotransmetteur clé, ont été trouvés pour expliquer une grande partie de la variance dans les changements d'épaisseur corticale durant l'enfance et l'adolescence.

De plus, des marqueurs liés à l'activité des cellules gliales ont également montré de fortes associations avec des changements d'épaisseur corticale. Ça suggère que les neurones et les cellules gliales sont tous les deux essentiels pour comprendre le développement cérébral.

En continuant d'analyser ces marqueurs, les chercheurs ont pu déterminer quand chaque marqueur était le plus influent. Par exemple, les récepteurs de dopamine étaient particulièrement pertinents pendant les premières périodes de développement, tandis que d'autres marqueurs, comme ceux associés à l'activité gliale, devenaient plus significatifs dans les années suivantes.

Implications des Découvertes

Les insights obtenus de cette recherche ont des implications importantes. Comprendre comment les facteurs neurobiologiques se rapportent aux changements d'épaisseur corticale peut éclairer notre compréhension du développement cérébral typique, ainsi que des conditions qui pourraient le perturber.

Par exemple, en identifiant des périodes de haute vulnérabilité ou de plasticité dans le cerveau, des interventions pourraient être conçues pour soutenir un développement cérébral sain chez les enfants et les adolescents. Une telle recherche pourrait être particulièrement précieuse pour traiter les troubles du développement ou les maladies neurodégénératives qui affectent la structure et la fonction corticale.

En outre, l'utilisation de modèles normatifs et d'atlas cérébraux fournit un cadre qui pourrait aider à identifier des schémas de développement cérébral atypiques. Les recherches futures pourraient se concentrer sur comment les écarts par rapport à un développement typique se rapportent à des résultats cliniques.

Directions de Recherche Futures

Bien que cette étude offre des insights précieux, il reste encore beaucoup à apprendre sur les complexités du développement cérébral. Les recherches futures pourraient bénéficier de l'exploration de distinctions plus fines parmi les différents types de systèmes de neurotransmetteurs et de leurs rôles à travers diverses étapes de la vie.

Le développement continu des technologies d'imagerie et des méthodologies améliorera notre capacité à étudier la structure et la fonction du cerveau en détail. De plus, élargir la diversité démographique des participants à l'étude peut améliorer notre compréhension de comment différentes populations peuvent vivre le développement cérébral différemment.

En combinant les résultats des études d'imagerie cérébrale avec des recherches génétiques et moléculaires, les scientifiques peuvent obtenir une compréhension plus complète du développement cérébral. Ces insights mèneront finalement à des interventions plus ciblées qui pourront aider à soutenir un développement cérébral sain tout au long de la vie.

Conclusion

En résumé, l'interaction entre les marqueurs neurobiologiques et les changements d'épaisseur corticale est un processus dynamique et complexe. Les découvertes de cette recherche soulignent l'importance de prendre en compte à la fois les facteurs biologiques et environnementaux pour comprendre le développement du cerveau.

Grâce à la combinaison de diverses sources de données et de méthodologies avancées, les chercheurs peuvent mieux cartographier les trajectoires de développement du cerveau humain. Ces découvertes non seulement approfondissent notre compréhension du développement cérébral typique, mais portent aussi des implications pour aborder le développement atypique et les troubles associés.

À mesure que les neurosciences continuent d'évoluer, l'intégration de multiples approches sera cruciale pour déchiffrer les complexités du cerveau humain et sa capacité remarquable à s'adapter tout au long de la vie.

Source originale

Titre: Regional patterns of human cortex development colocalize with underlying neurobiology

Résumé: Human brain morphology undergoes complex changes over the lifespan. Despite recent progress in tracking brain development via normative models, current knowledge of underlying biological mechanisms is highly limited. We demonstrate that human cerebral cortex development and aging trajectories unfold along patterns of molecular and cellular brain organization, traceable from population-level to individual developmental trajectories. During childhood and adolescence, cortex-wide spatial distributions of dopaminergic receptors, inhibitory neurons, glial cell populations, and brain-metabolic features explain up to 50% of variance associated with a lifespan model of regional cortical thickness trajectories. In contrast, modeled cortical change patterns during adulthood are best explained by cholinergic and glutamatergic neurotransmitter receptor and transporter distributions. These relationships are supported by developmental gene expression trajectories and translate to individual longitudinal data from over 8,000 adolescents, explaining up to 59% of developmental change at cohort- and 18% at single-subject level. Integrating neurobiological brain atlases with normative modeling and population neuroimaging provides a biologically meaningful path to understand brain development and aging in living humans.

Auteurs: Leon D. Lotter, A. Saberi, J. Y. Hansen, B. Misic, C. Paquola, G. J. Barker, A. L. W. Bokde, S. Desrivieres, H. Flor, A. Grigis, H. Garavan, P. Gowland, A. Heinz, R. Bruehl, J.-L. Martinot, M.-L. Paillere, E. Artiges, D. Papadopoulos Orfanos, T. Paus, L. Poustka, S. Hohmann, J. H. Froehner, M. N. Smolka, N. Vaidya, H. Walter, R. Whelan, G. Schumann, IMAGEN Consortium, F. Nees, T. Banaschewski, S. B. Eickhoff, J. Dukart

Dernière mise à jour: 2024-05-06 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.05.539537

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.05.539537.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

Plus d'auteurs

Articles similaires