lundi 10 juin 2019

Des Paraplégiques Ont Marché avec des Implants Sans Fil dans la Moelle Osseuse – Sans Stimulation Électrique





Les lésions de la moelle épinière entraînent généralement des modifications permanentes de la résistance, des sensations et d'autres fonctions corporelles sur l’endroit de la lésion. Une lésion de la moelle épinière coupe les nerfs qui transportent les signaux du cerveau aux extrémités. Les nerfs ne repoussent pas.

Depuis des années, les médecins expérimentent la possibilité de “restaurer” ces fonctions chez l’homme grâce aux implants de stimulation électrique.

Trois paraplégiques victimes de lésions de la moelle épinière cervicale il y a de nombreuses années peuvent désormais marcher à l'aide de béquilles ou d'un déambulateur à roulettes grâce à de nouveaux protocoles de rééducation associant une stimulation électrique ciblée de la moelle épinière lombaire et une thérapie assistée par le poids corporel.

L'étude STIMO  STImulation Movement Overground  dirigée par l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et l’hôpital universitaire de Laussane (CHUV) en Suisse, fait l'objet de deux articles publiés respectivement dans l'édition du 31 octobre 2018 des revues Nature et Nature Neuroscience.

Cette étude STIMO établit un nouveau cadre thérapeutique pour améliorer la récupération après une lésion de la moelle épinière. Tous les patients participant à l'étude ont retrouvé le contrôle volontaire des muscles de jambes paralysés depuis de nombreuses années.

Grégoire Courtine, neuroscientifique à l'École polytechnique fédérale de Lausanne, a passé des années à chercher des moyens de remettre sur les rails les personnes atteintes de la moelle épinière endommagée. Il a déjà démontré ses avancées chez les singes et les rats.

En collaboration avec la neurochirurgienne Jocelyne Bloch, du Centre hospitalier universitaire de Vaud, il a réussi à faire marcher trois hommes paraplégiques à l'aide de béquilles ou de marcheurs grâce à des implants sans fil dans la moelle, qui peuvent être activés et désactivés au moyen d'un appareil sous forme d'horloge qui obéit à la voix de l'utilisateur.

Les électrodes sont reliées par un câble au neurostimulateur, placé dans l'abdomen sous la peau. Une horloge avec reconnaissance vocale permet au patient d'activer son stimulateur.

Le fait qu’après plusieurs mois de stimulation, ces trois hommes aient pu reprendre le contrôle de leurs muscles paralysés, sans activer la stimulation, est une preuve irréfutable que le cerveau et la moelle épinière ont rétabli des connexions naturelles.

Des études américaines antérieures, publiées en septembre 2018 dans Nature Medicine et Nature Reviews Neurology, avec des approches plus empiriques, telles que des protocoles de stimulation électrique continue, avaient montré que certaines personnes atteintes de paraplégie pouvaient marcher à l'aide de systèmes de soutien et de stimulation, mais seulement sur de courtes distances et chaque fois que la stimulation avait été activée. Dès sa désactivation, les patients sont revenus à leur état de paralysie.

L’équipe de la neuroscientifique Kristin Zhao de la Mayo Clinic de Rochester a annoncé qu’un homme de 29 ans, devenu paraplégique en 2013 après un accident de motoneige, avait pu parcourir 100 mètres à pied grâce à un déambulateur et à une stimulation électrique continue de sa moelle épinière après plus de 25 semaines de séances.

Le groupe de la neurochirurgienne Susan Harkema, de l’Université de Louisville, a annoncé à la même date que deux de ses patients paraplégiques avaient réussi à faire des pas après 15 et 85 semaines de séances de rééducation et de stimulation électrique continue.

Contrairement aux résultats de ces deux travaux indépendants, sur un concept similaire, il a été démontré que la fonction neurologique persistait au-delà des séances d’entraînement, même lorsque la stimulation électrique était désactivée. Grâce à des capteurs placés sur les pieds des patients, un programme informatique envoie des impulsions électriques qui tentent de faciliter les mouvements volontaires résiduels en imitant les signaux électriques naturels du cerveau.

Les nouveaux protocoles de rééducation basés sur cette neurotechnologie ciblée ont amélioré la fonction neurologique en permettant aux participants d’entraîner activement les capacités naturelles de la marche naturelle au sol en laboratoire pendant de longues périodes, contrairement aux entraînements passifs assistés par exosquelette.

Imiter comment le cerveau active la moelle


Les scientifiques avaient démontré ces dernières années sur des rats, ayant bénéficié du même traitement, que des connexions nerveuses repoussent. Cela a permis aux scientifiques d'imiter en temps réel comment le cerveau active naturellement la moelle épinière.

Le moment exact et l'emplacement de la stimulation électrique sont essentiels pour que le patient puisse produire le mouvement souhaité. C'est aussi cette coïncidence temporelle qui déclenche la croissance de nouvelles connexions nerveuses.

Pour administrer la stimulation électrique, l’équipe a utilisé des cartes et des modèles d’activation des neurones moteurs pour identifier les modèles optimaux dans différents groupes musculaires. La stimulation a été produite par un générateur d'impulsions contrôlé en temps réel par une communication sans fil et programmé pour la coordonner avec le mouvement attendu.

Quelques jours après le début du traitement, les patients ont commencé à marcher sur un tapis roulant et sur le sol à l'aide de harnais intelligents supportant le poids de leur corps, tout en recevant une stimulation. Ils ont pu ajuster l'élévation de leurs pas et la longueur de la foulée. Au fil du temps, ils ont réussi à marcher sur la bande pendant une heure.

Séances de rééducation


Lors des séances de rééducation suivantes, les trois participants ont pu marcher les mains libres pendant plus d’un kilomètre à l’aide de stimulations dirigées et de harnais.

Ces séances longues et de forte intensité ont été déterminantes pour déclencher la plasticité, la capacité intrinsèque du système nerveux à réorganiser les fibres nerveuses, ce qui conduit à une meilleure fonction motrice. Après des mois d’entraînement, les patients étaient en mesure de contrôler volontairement les muscles de leurs jambes sans recourir à une stimulation électrique et de faire quelques pas seuls, les mains libres.

"Comme une montre suisse"


Les scientifiques ont atteint un niveau de précision sans précédent. La stimulation électrique dirigée doit être aussi précise qu'une montre suisse. Dans cette méthode, une série d'électrodes sont implantées en dehors de la membrane protectrice de la moelle épinière, ce qui permet de cibler des groupes musculaires individuels dans les jambes. Les configurations sélectionnées des électrodes activent des régions spécifiques de la moelle épinière, imitant les signaux que le cerveau émettrait pour donner l’ordre de marcher.

Le défi pour les patients était d'apprendre à coordonner l'intention de leur cerveau de marcher avec la stimulation spécifique, mais cela n'a pas tardé à se produire.

Les trois participants à l'étude ont été capables de marcher avec un soutien du poids après seulement une semaine de calibration et le contrôle musculaire volontaire s'est considérablement amélioré dans les cinq mois suivant l'entraînement. Le système nerveux humain a répondu au traitement encore plus profondément que prévu.

Une ‘start-up’ pour transférer le traitement dans des hôpitaux du monde entier


La ‘start-up’ GTX medical, co-fondée par Courtine et Bloch, utilisera ces résultats pour développer une neurotechnologie adaptée dans le but de convertir ce paradigme de réadaptation en un traitement disponible dans les hôpitaux et les cliniques du monde entier.

La prochaine étape pour les chercheurs sera de tester cette neurotechnologie très tôt après le traumatisme, quand le système neuromusculaire n'a pas encore subi l'atrophie consécutive à la paralysie chronique, idéalement quelques semaines après l'accident. Leur objectif est de développer un traitement accessible.

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L'équipe de recherche a affiné la stimulation afin de la faire travailler avec le système sensoriel proprioceptif du patient.

La proprioception est la capacité de connaître à tout moment la position exacte des jambes, ce qui permet une coordination précise de leurs mouvements. Lorsque vous fermez les yeux, vous savez exactement où se trouve votre jambe, sans avoir à la voir. Il existe un réseau complexe d'informations qui retourne à la moelle épinière à partir de la jambe, informant où se trouve la jambe dans l'espace.

Les chercheurs ont découvert qu'une stimulation nerveuse constante surcharge le système proprioceptif d'une personne. Si toute la moelle épinière est stimulée, tous les muscles sont activés en même temps et le mouvement de la jambe est bloqué.

Lorsque la stimulation était administrée sous forme d'impulsions fonctionnant conjointement avec le système proprioceptif, les patients ont obtenu une amélioration surprenante de leur capacité à déplacer de manière coordonnée les jambes paralysées.

Ils ont découvert comment gérer ces impulsions de stimulation dans la moelle épinière au bon pas, au bon rythme, afin de ne pas perturber le système sensoriel proprioceptif. Des séances d’entraînement longues et intenses semblent avoir activé la capacité du système nerveux à réorganiser les voies nerveuses autour des nerfs endommagés. En conséquence, les patients ont une meilleure motricité, même lorsque la stimulation nerveuse est désactivée.

L'expérience comprend deux phases :

* Pendant la première, la stimulation permet une activation des muscles et augmente la résistance à l'entraînement.

* Dans un deuxième temps, on commence à assister à une récupération neurologique, c’est-à-dire que certains mouvements sont devenus possibles sans stimulation.

Stimulation électrique fonctionnelle pour les lésions de la moelle épinière


La stimulation électrique fonctionnelle peut être bénéfique pour les personnes atteintes d'une lésion de la moelle épinière. Ce traitement utilise la technologie informatique pour envoyer des signaux électriques de bas niveau à des muscles spécifiques des jambes, des bras, des mains ou d'autres zones.

La stimulation électrique peut provoquer la contraction des muscles, ce qui favorise l'augmentation de la masse musculaire ou du contrôle musculaire. L'activité musculaire peut également aider à réduire les spasmes musculaires.

La stimulation électrique fonctionnelle peut améliorer les éléments suivants :

* L'amplitude du mouvement
* La taille et la force du muscle
* L’utilisation fonctionnelle des mains, des bras ou des jambes
* La circulation sanguine et la santé cardiaque
* Le conditionnement aérobie et la condition physique générale
* La capacité à prévenir la perte de densité osseuse.


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dimanche 26 mai 2019

La Maturité de Notre Cerveau




Bien que les 18 ans soient considérés comme la limite de “l'âge adulte”, 
posséder un cerveau adulte n'est pas lié à l'âge biologique, et la maturation cérébrale non plus

Le cerveau est un organe complexe qui fait partie du système nerveux central (SNC) et constitue la partie la plus volumineuse et la plus connue de l’encéphale. Il est situé dans la partie antérieure et supérieure de la cavité crânienne et il est présent chez tous les vertébrés. À l'intérieur du crâne, le cerveau flotte dans un liquide transparent, appelé liquide céphalo-rachidien, qui remplit des fonctions de protection tant physiques qu'immunologiques.

Bien qu'il soit nécessaire d'exercer le cerveau ou sinon il s’atrophie, comme les muscles, néanmoins ce n'est pas un muscle. Il n'est pas composé de myocytes  des cellules musculaires  mais de millions de neurones, reliés entre eux par des axones et des dendrites, permettant de réguler chacune des fonctions du corps et de l'esprit. De la respiration au repas, en passant par le sommeil, la capacité de raisonner, de tomber amoureux ou de se disputer avec quelqu'un, tout passe par le contrôle du cerveau.

Plasticité cérébrale. Pendant que nous faisons l'expérience du monde, nous pratiquons des habitudes et apprenons de nouvelles informations, notre cerveau change, développe de nouvelles connexions et répare celles qui ont été brisées. En vieillissant, nos expériences et nos connaissances permettent à notre cerveau de rester actif, en développement et en apprentissage.


Le cerveau humain est en construction jusqu'à la fin de l'adolescence

Le pédiatre Jay Giedd de l'Institut national de la santé mentale de Bethesda (États-Unis) dans une étude réalisée en 2007, a découvert que le cerveau humain était en construction jusqu'à la fin de l'adolescence, bien qu'à ce stade, les neurones et les connexions nerveuses ne se développent pas, mais ils vont "s’élaguer" jusqu'à ce que le raisonnement de l'âge adulte soit atteint.

Tous les cerveaux ne suivent pas le même rythme d'évolution face à leur maturité. L'étude semble confirmer le fait que les filles atteignent la maturité cérébrale plus tôt que les garçons. Bien que les facteurs qui déterminent ce phénomène ne soient pas encore clairs.

Jay Giedd, qui a mené une étude pendant 13 ans sur un large échantillon d’enfants et d’adolescents âgés de 4 à 26 ans, a découvert que la maturité survient plus tôt chez les filles que chez les garçons. Ainsi, par exemple, le volume cérébral chez les garçons atteint son maximum vers 15 ans, alors que chez les filles, cela arrive presque à 12 ans. En termes de maturité cérébrale, une jeune fille atteint sa maturité complète en fonction du développement du cerveau, entre 21 et 22 ans. Dans le cas des garçons, cependant, il semble que le cerveau continue à se développer et n'atteint pas sa pleine maturité, avant l'âge de 30 ans.

Il a également constaté que chez les jeunes plus intelligents (garçons ou filles), la maturation du cerveau se produit à un âge plus précoce. La découverte montre que ce que l'on appelle "l'âge de raison" n'est pas atteint à 18 ans, comme on le croit généralement, mais plusieurs années plus tard et dépend généralement de l'individu en particulier ainsi que de son sexe. Les résultats de la recherche peuvent expliquer scientifiquement, entre autres, pourquoi il y a quatre fois plus d'accidents de la route impliquant des jeunes que des adultes.

Selon Giedd, outre l’intelligence et les caractéristiques de genre, un environnement enrichi et des activités stimulantes peuvent favoriser la maturation du cortex préfrontal et les capacités d’autorégulation, mais il convient également de souligner le rôle de l’affect parental dans l’enfance et l’adolescence.

Il existe de nombreux travaux scientifiques qui confirment le lien entre la négligence parentale et le manque d'affection chez les enfants et une incidence plus grande des problèmes liés à une mauvaise maîtrise de soi à un stade ultérieur. Il est fort probable que les déficiences affectives empêchent un développement adéquat du cortex préfrontal, ce qui favoriserait des comportements antisociaux, imprudents ou des dépendances.


À quel âge le cerveau humain mûrit-il ?

Une étude de l'Institut des neurosciences cognitives de Londres, réalisée en avril 2011, suggère que le cerveau continue à se développer après l'enfance et la puberté et qu'il n'est pas complètement mature avant 30 ans, et qu'il ne se complète même pas tant qu'il n'a pas atteint son apogée à 40 ans. Les résultats contredisent les théories antérieures qui indiquaient une maturation cérébrale beaucoup plus précoce.


Les résultats de la recherche suggèrent que le cortex préfrontal est la région qui connaît une période de développement plus longue. Cette région du cerveau est importante pour les fonctions cognitives supérieures telles que la planification et la prise de décision. En outre, elle joue un rôle clé dans le comportement social, l’empathie et l'interaction avec d'autres individus et certains traits de personnalité y résident.

Les images de résonance magnétique prises auprès de participants à diverses études montrent que la région du cortex continue à changer jusqu'à ce que les personnes atteignent l'âge de 30 ans et, dans certains cas, même 40 ans. De l'avis des scientifiques, cette région commence à changer pendant la petite enfance, puis se restructure à la fin de l'adolescence et ne cesse pas après, mais continue de changer.

Le cortex préfrontal

Les mammifères modernes, les primates et certains cétacés ont un cerveau beaucoup plus développé que les mammifères primitifs. Ainsi, en plus des émotions, ils gèrent un processus de meilleure compréhension qui est directement lié au développement du cortex cérébral, où on trouve l'un des plus grands développements du cerveau dans l'échelle évolutive.


Le système néocortical ou néocortex, en particulier sa région frontale, est l’endroit où se déroulent ces processus intellectuels supérieurs et nous permet d’acquérir des connaissances, de développer des sociétés, des cultures et des technologies. La majeure partie du cortex cérébral des animaux est engagée dans les fonctions sensorielles et motrices, le contraire se produit chez l'homme : l'essentiel de son cerveau n'est pas engagé, mais il est disponible pour la réalisation d'un avenir non programmé. Le néocortex devient le principal centre d’attention dans les leçons qui nécessitent la génération ou la résolution de problèmes, l’analyse et la synthèse d’informations, l’utilisation du raisonnement, la pensée critique et créative.

Des études montrent que cette région du cerveau, si liée au raisonnement, s'avère être la dernière à mûrir.

Tous les cerveaux ne mûrissent pas au même rythme

Quand on parle de maturité en termes absolus, le temps joue un rôle fondamental car, à la naissance, l’être humain n’a pas autant de neurones ni de connexions synaptiques qu’à l’âge adulte. Il ne possède pas non plus l'expérience de vie nécessaire pour renseigner ces neurones et pour modéliser les synapses qui lui permettent de réfléchir à l'environnement qu'il a connu au cours de sa vie. La maturité psychologique est un processus continu, la personne n’atteint pas sa maturité à un moment donné, c’est un processus graduel.

Cependant, la maturité, tout comme l'intelligence, peut varier beaucoup d'un individu à l'autre, ce qui signifie que parfois une personne plus jeune a un comportement plus mature que son aîné. Personne n'est né mature. Nos expériences, notre intelligence, notre condition sexuelle et la façon dont nos parents nous ont élevés contribuent à la manière dont notre caractère et notre développement émotionnel sont façonnés.

Une personne émotionnellement mûre est un sujet stable, qui tolère la frustration, accepte la responsabilité de ses propres actes sans se réfugier derrière des excuses, ou a suffisamment d’amplitude mentale pour réfléchir sur l’opinion des autres. Pour avoir cette maturité émotionnelle, il est essentiel que notre néocortex cérébral ait un degré de développement adéquat.

Toutes les preuves que nous offrent les neurosciences confirment donc que notre cerveau continue à se développer après l’enfance et à la puberté et qu’il n’est pas “fait” jusqu'à ce que l’on dépasse 30 ans. Et pour le moment, toutes ces évidences ont déjà conduit, pour ne donner qu'un exemple, au Royaume-Uni, où des psychologues ont "retardé" l'âge de la fin de l'adolescence à 25 ans, afin de déterminer le mode d'administration des traitements aux jeunes.

Les dernières découvertes peuvent expliquer pourquoi certains adultes agissent parfois comme des adolescents, subissant des crises de colère ou des sautes d'humeur soudaines lorsqu'ils ne réussissent pas à s'en sortir. Cela expliquerait également pourquoi certaines personnes ont des difficultés à choisir, planifier et persévérer dans les tâches qu’elles initient. Ces compétences seraient acquises une fois que le cerveau serait pleinement mature.


Le cerveau mûrit après 30

Leah Somerville, neurologue à l'Université de Harvard dans un article publié dans le magazine Neuron en décembre 2016, explique en détail cette énigme : quand le cerveau est-il déjà quelque chose de définitif ? Quand son développement est-il terminé ?

Il arrive que le cerveau humain atteigne son volume "adulte" à 10 ans, mais les neurones qui le composent continuent à changer pendant des années, le développement se poursuit. Les connexions entre les neurones voisins sont réarrangées, alors que de nouvelles liaisons apparaissent entre les zones du cerveau les plus largement séparées.

Finalement, cette réorganisation ralentit, signe de la maturation du cerveau. Mais cela se produit à des rythmes différents dans différentes parties du cerveau et à différents âges. Le développement dans le lobe occipital, dans la partie postérieure du cerveau, diminue à 20 ans. Dans le lobe frontal, dans la partie antérieure du cerveau, de nouveaux liens se forment à 30 ans, voire plus. Cela remet en cause la notion de ce qu'un cerveau "terminé" signifie vraiment.

Si notre cerveau change anatomiquement, son activité change également. Chez les enfants, les régions cérébrales voisines travaillent généralement au même moment. Mais à l'âge adulte, les régions les plus séparées sont celles qui finissent par se synchroniser. Selon les neuroscientifiques, cette harmonie à "longue distance" permettrait au cerveau adulte de travailler plus efficacement et de traiter davantage d'informations.

Les différences entre le cerveau adolescent et le cerveau adulte

Néanmoins, le développement de ces réseaux de neurones à longue distance reste un mystère, et on ignore comment ils influencent le comportement humain. En fait, certains enfants ont déjà ce type de réseau de neurones du cerveau adulte, mais ce sont toujours des enfants.

Pour sa part, le cerveau des adolescents est capable d'effectuer des tests cognitifs, de même que celui des adultes. En outre, les émotions d'un adolescent sont trop intenses et peuvent conduire à une chute de ces tests. Les chercheurs suggèrent que le problème réside dans le fait que le cerveau de l'adolescent ne dispose pas encore d'un système cérébral fort lui permettant de contenir ses émotions.

Mais ce n’est pas tout, et on sait qu’il existe des jeunes adultes (âgés de 18 à 25 ans) qui n’ont toujours pas de système cérébral du cerveau adulte capable de contenir les émotions, ce qui les rend “des adolescents” au niveau cérébral.

La maturation inconnue du cerveau humain

La maturation cérébrale peut poser problème en raison de son long processus et de sa diversité selon les individus. Au niveau politique, par exemple, il a été proposé de réduire l'âge du vote à 16 ans. Oui, il est vrai qu'au niveau du raisonnement logique à cet âge, le cerveau adolescent et le cerveau adulte sont similaires, mais en politique, les émotions ont une influence puissante (même chez les adultes).

Somerville suggère que davantage de recherches sont nécessaires sur la maturation et le développement du cerveau adulte, avec des études de suivi à grande échelle allant jusqu'à 20 ans ou plus. Il ne suffit pas de faire des comparaisons ponctuelles entre différentes personnes au moyen de tests d'imagerie cérébrale, il faut voir ces changements au fil du temps.

Comme le montrent les données scientifiques les plus récentes, le cerveau est un système très complexe et sa maturation n’est pas la même chez toutes les personnes.


Le cerveau peut continuer à fabriquer des neurones toute sa vie

Selon un article de chercheurs de l'Université de Princeton publié dans la revue Trends in Cognitive Sciences en février 2015, il a été découvert que le cerveau adulte continue à fabriquer des neurones dans l'hippocampe, région du cerveau liée à l'apprentissage et à la mémoire, jusqu'à la mort de l'individu. Ce qui n’est pas encore connu, c’est comment et pourquoi ces nouvelles cellules nerveuses sont nées.

Selon des recherches menées sur des souris de laboratoire, il est de plus en plus évident que des expériences stressantes, telles que le manque de sommeil, le rejet social ou l'exposition à des odeurs de prédateur, ralentissent la croissance des cellules nerveuses dans le cerveau des mammifères. Au contraire, des expériences agréables, telles que l'accouplement ou l'exercice physique, stimulent la neurogenèse.

Cette diminution de la production de neurones peut se manifester dans divers troubles, tels que la difficulté à se rappeler ou à apprendre à se déplacer dans des environnements différents, comme cela se produit avec la maladie d'Alzheimer chez l'homme.

En effet, le frein à la neurogenèse dû au stress augmente les chances de survie, le comportement exploratoire étant inhibé pour la sécurité de l'individu. D'autre part, l'augmentation du nombre de cellules nerveuses par gratification réduirait l'anxiété et améliorerait la capacité d'apprendre et d'explorer, des facteurs essentiels au succès de la reproduction. Cependant, lorsque les niveaux de tension émotionnelle sont trop élevés et continus, une réponse contre-productive se produit : l'interruption de l'usine de neurones peut produire des troubles d'anxiété et de dépression.

L'augmentation du nombre de cellules nerveuses par gratification réduit l'anxiété et améliore la capacité d'apprendre et d'explorer, deux facteurs essentiels pour la reproduction de l'espèce.

Une autre découverte des expériences est que les souris à statut social élevé produisent plus de cellules nerveuses que les souris subordonnées, ce qui peut être extrapolé aux relations sociales entre humains.

Le rythme de production des nouveaux neurones a suscité des débats parmi les scientifiques sur le point de savoir si ces neurones générés au cours de la vieillesse sont fabriqués de manière continue au cas où ils seraient nécessaires dans le futur, ou uniquement dans certaines circonstances telles que celles mentionnées ci-dessus.

Bien que ces expériences aient été réalisées avec des souris, les résultats montrent que les humains ont tendance à réagir de la même manière à des stimuli similaires tout au long de leur vie.


Chaque jour, 1.400 nouveaux neurones naissent dans le cerveau

Une équipe de scientifiques de l'Institut médical Karolinska (Suède), l’étude a été publiée dans la revue Cell en juin 2013, a mis au point une technique basée sur la mesure du carbone 14 pour déterminer le nombre de cellules générées par jour dans le cerveau humain.

Pour mener à bien leur étude, les chercheurs ont développé une méthode curieuse. Au cours des années 50, pendant la guerre froide, les essais nucléaires ont entraîné une augmentation du carbone 14 dans l'atmosphère. Par la photosynthèse, ce carbone a été incorporé dans les plantes et à partir de là, il s'est répandu dans toute la chaîne trophique. Des années plus tard, les essais nucléaires ont cessé et les niveaux de carbone 14 sont redevenus plus bas. Lorsque les cellules dupliquent leurs chromosomes, ce carbone 14 est intégré dans le génome et constitue donc un marqueur unique indiquant l'âge desdites cellules.

Les chercheurs ont analysé le carbone 14 des cellules adultes de l'hippocampe par spectrométrie de masse et ont conclu qu'environ 1.400 nouveaux neurones sont produits chaque jour dans notre cerveau et que ce taux diminue avec l'âge.

On a longtemps pensé que nous étions nés avec un certain nombre de cellules cérébrales et qu’il était impossible de générer de nouveaux neurones après la naissance. Nous avons alors commencé à penser qu’il existait un certain taux de renouvellement, mais on ne savait pas en quelle quantité, ni son importance pour la fonction cérébrale.

Dans cette étude, des scientifiques ont démontré que la neurogenèse existe tout au long de la vie dans l'hippocampe, suggérant que de nouveaux neurones pourraient contribuer au fonctionnement du cerveau humain.


Le cerveau ne cesse de grandir

Une équipe de neurologues de l'Université de Columbia (États-Unis), dans une étude publiée dans la revue Cell Stem en avril 2018, a découvert que le cerveau ne cesse de se développer, une découverte qui pourrait aider à traiter les maladies dégénératives telles que l’Alzheimer.

Auparavant, les chercheurs pensaient que le cerveau ne développait aucune nouvelle cellule après l’enfance, ce qui rendait beaucoup plus difficile pour les adultes d’acquérir de nouvelles compétences ou d’apprendre une langue étrangère, par exemple.

Des études plus récentes ont suggéré que si des zones spécifiques du cerveau étaient hyper-stimulées, de nouvelles cellules pourraient se former. Cependant, dans cette étude, il a été conclu que des milliers de nouvelles cellules cérébrales ou neurones se forment tout le temps, même lorsque les personnes sont très âgées. Dans le cerveau d'un adolescent, il y a autant de nouveaux neurones que chez un vieil homme. C'est-à-dire qu'ils ne cessent jamais d'être fabriqués.

Il n'y a pas si longtemps, on croyait que l'alcool et d'autres substances détruisaient les neurones. De nouvelles études ont montré qu'ils peuvent les endommager, mais ils ne finissent pas avec eux. En fait, nous savons maintenant que notre cerveau ne cesse de grandir et de créer de nouveaux neurones. Ces neurones seraient créés à tout moment, même maintenant dans notre propre cerveau.

Les synapses du cerveau

Selon ces résultats, les capacités perdues en fonction de l'âge ne seraient pas liées au manque de neurones qui meurent, mais au défaut de communication de ces cellules cérébrales.

C'est-à-dire que les neurones de l'hippocampe humain naissent toujours, que nous soyons plus jeunes ou très âgés. Cependant, une vascularisation médiocre des organismes vieillissants empêche les nouveaux neurones d'établir de bonnes connexions.

Et là réside l’importance de cette découverte. Maintenant, il peut être plus facile de découvrir les causes de la démence, il sera donc beaucoup plus facile de les prévenir. Ces progrès interviennent à un moment opportun, car les maladies neurodégénératives ne cessent de progresser.

Par conséquent, cette expérience, qui a observé l'hippocampe chez des individus âgés de 14 à 79 ans, décédés soudainement est si importante. Parmi les individus, il n'y a eu aucun épisode de dépression ou de déclin cognitif. Dans tous leurs cerveaux, il a été observé que la formation de neurones ne s'était pas arrêtée. En fait, ils avaient été fabriqués des neufs jusqu'au dernier moment. La seule différence était que, chez les personnes âgées, les nouveaux vaisseaux sanguins étaient moins nombreux parmi les structures cérébrales et qu'ils avaient beaucoup moins de cellules génitrices, c'est-à-dire des cellules souches qui sont finalement converties en jeunes neurones.

De toute évidence, cette nouvelle découverte a des implications fantastiques en médecine. Désormais, les maladies neurodégénératives telles que la très redoutable Alzheimer pourraient être traitées beaucoup plus efficacement.


La partie du cerveau qui ne mûrit pas avant 36 ans

Une équipe de l'Université McMaster (Hamilton, Canada) a découvert, dans une étude publiée dans The Journal of Neuroscience en mai 2017, que le cortex visuel primaire ne finissait pas à maturité à l'âge de cinq ou six ans, comme on le pensait, mais évoluait jusqu’à environ 36 ans de la vie. Ce cortex primaire est la première région du cerveau qui traite les informations visuelles, puis les dérive vers une vingtaine de zones plus spécialisées.

Le cortex visuel primaire
ne mûrit pas jusqu'à 36 ans
Le cortex visuel primaire (ou V1) est une région du cerveau aussi large qu'une main. Il reçoit et traite les informations visuelles qui arrivent des rétines, dans les yeux, et qui ont déjà traversé le tronc et le thalamus. Avec un total d'environ 280 millions de neurones, V1 traite les informations relatives aux objets statiques et mobiles et à la reconnaissance des formes. De plus, il envoie des informations à d'autres parties du cortex visuel spécialisées dans des fonctions spécifiques, telles que la reconnaissance de visages, de mots ou de gestes.

L'importance de la plasticité

Dans la recherche, des échantillons de cerveau de 30 personnes décédées entre les premières heures de vie et quatre-vingts ans ont été analysés. Les chercheurs ont découvert qu'un groupe de protéines  appelées glutamatergiques  est actif pendant une bonne partie de la vie et qu'elles ne "s'éteignent" pas pendant l'enfance. Une de ses fonctions est de réguler le phénomène de plasticité synaptique, car elles sont capables de renforcer ou d’affaiblir les synapses (connexions) entre les neurones. Grâce à cela, les millions de cellules de cette région du cerveau peuvent changer la façon dont elles sont "câblées". Au moins jusqu'à 36 ans, avec une marge de quatre ans et demi au-dessus et au-dessous.

Même une zone sensorielle primaire, qui est la première partie du cortex qui traite l'information visuelle, évolue et se développe tout au long de la vie. Elle subit une série de changements orchestrés, qui répondent probablement aux changements survenant dans la perception visuelle.

Tout cela signifie que même une région cérébrale avec une fonction de base, peu spécialisée, est flexible et se développe pendant des décennies, ce qui traduit à son tour que la vision humaine ne cesse d’évoluer jusque dans la troisième décennie de la vie.

Traitements spécifiques pour chaque personne

Comme les chercheurs l'ont constaté, les niveaux d'activation des protéines glutamatergiques changent au fil des ans. Ceci est important lorsque l’on recherche des traitements pour des maux liés à la vision. Par exemple, les auteurs ont rappelé que les traitements pour la vue fatiguée ont toujours été conçus en tenant compte du fait que seuls les enfants peuvent bénéficier de thérapies correctives, car on considère que le cerveau des adultes ne peut plus répondre. Mais ses progrès pourraient conduire à un réexamen de cette question.

D'autres maladies pourraient tirer profit de cette recherche : Les troubles visuels liés au vieillissement ou au diabète, le glaucome ou la dégénérescence maculaire pourraient peut-être avoir un meilleur traitement compte tenu de cette découverte. Le défi est de pouvoir traduire ces connaissances en traitements efficaces pour chaque personne et dirigés vers une cible spécifique.

La prochaine étape que l'équipe entreprendra sera d'analyser le développement de régions liées à la reconnaissance de visages ou d'émotions, afin de comprendre leur développement et leur manière de se spécialiser au fil des ans.

Les scientifiques sont de plus en plus convaincus que le cerveau est un organe plastique en constante évolution. En fait, ils constatent peu à peu que cette flexibilité n'est pas réservée aux enfants ni aux jeunes : le cerveau adulte est également capable de s'adapter à de grands changements, comme apprendre à lire ou découvrir une nouvelle langue.


L'épigénome du cerveau change de la naissance à l'adolescence

Des chercheurs du Programme d'épigénétique et de biologie du cancer de l'Institut de recherche biomédicale de Bellvitge (Barcelone) découvrent, dans un article paru dans Science en juillet 2013, que le cortex frontal  la partie du cerveau responsable du comportement et de l'acquisition de nouvelles informations des personnes  subit un changement important de la naissance à la fin de l’adolescence : leur épigénome  un ensemble de signaux chimiques qui active ou désactive les gènes de l’ADN  est transformé.


L'étude était basée sur l'analyse de l'épigénome de nouveau-nés, de 16 ans et d'adultes de 25 et 50 ans aux États-Unis et en Catalogne. La découverte montre que l’un de ces signaux épigénétiques, appelé méthylation du matériel génétique, augmente progressivement jusqu’à la fin de l’adolescence et jusqu’au stade adulte. Par conséquent, les changements de comportement se produisent en nous, de bébés à l'adolescence.

Les résultats de l'étude révèlent que cette méthylation de l'ADN est essentielle dans la formation d'espaces de communication entre neurones (synapses). La méthylation de l'ADN dans les neurones est différente du reste des cellules de notre corps. Les chercheurs expliquent que si la normale s'appelle 5-mCG, celle-ci s'appelle 5-MCH : c'est comme mettre un accent ouvert ou fermé sur un mot, en l'occurrence un gène, pour en changer le sens.

Cette découverte pourrait avoir une grande importance dans la connaissance de la biologie du cerveau car, en plus d'expliquer la plasticité de cet organe avant l'apprentissage et les expériences vitales, il peut être déterminant de comprendre les causes des modifications du comportement et des maladies psychiatriques.

Nous devons maintenant examiner si de petites modifications du programme de méthylation de l'ADN dans le développement postnatal pourraient être liées à des troubles du développement neurologique tels que l'autisme ou la schizophrénie.

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Prendre soin du cerveau à différents stades de la vie pour éviter sa détérioration

Dans l'enfance

À ce stade, il y a une plus grande croissance des cellules cérébrales et plus de synapses se développent, ce qui donne aux enfants une grande capacité d'apprentissage. C'est l'étape idéale pour apprendre une nouvelle langue, par exemple. Cependant, au cours de ces années, le risque d'épilepsie et d'autisme peut également augmenter, probablement en raison d'une "surcharge" de synapses actives.

Il est important d'apprendre aux enfants à acquérir les bonnes habitudes qui les aideront à protéger leur cerveau pour le reste de leur vie : manger un bon petit-déjeuner, incorporer dans l'alimentation des fruits et des aliments contenant de la choline  un nutriment fondamental pour le développement du cerveau, la mémoire et la transmission de l'influx nerveux  ; dormir les heures nécessaires pour renforcer les liens entre les hémisphères, ce qui aide le cerveau à mûrir ; apprendre la musique ; faire de l'exercice et utiliser un casque pour protéger la tête lorsque ils effectuent des activités pouvant provoquer une chute.

À l'adolescence

Ce stade est l’un des plus importants pour le développement du cerveau : d’une part, il produit beaucoup de myéline  une protéine essentielle qui enveloppe et protège les axones de certaines cellules nerveuses et dont la fonction principale est d’accroître la vitesse de transmission de l’influx nerveux  mais, d'autre part, les voies de la myéline se développent davantage vers les zones du cerveau qui déclenchent la prise de risque, les émotions et la sexualité que vers les zones de fonctions telles que le raisonnement, le jugement et le contrôle des pulsions. Le risque d'addiction est élevé. De même, la consommation répétée d'alcool au cours de ces années a des effets durables sur la partie du cerveau liée à la mémoire et à l'apprentissage.

Les neurologues recommandent aux familles d'intégrer une habitude qui semble très simple mais qui a un effet très positif sur les adolescents : manger ensemble au moins cinq fois par semaine. Selon les études réalisées, cette habitude réduit les probabilités que les enfants essaient du tabac et consomment de la marijuana et / ou de l'alcool.

Il est également essentiel de se faire vacciner contre la méningite et d'éviter toute commotion cérébrale, car une blessure à la tête, provoquée par exemple lors de la pratique d'un sport, peut entraîner des modifications de la pensée, de la mémoire et du langage, ainsi que des symptômes d'épilepsie, de la maladie de Parkinson et d'autres maladies neurologiques.

À l'âge adulte

Les différentes zones du cerveau sont encore plus interconnectées et la vitesse de communication maximale du cerveau est atteinte. Bien que ce soit une étape de stabilité pour son développement, c’est aussi une étape dans laquelle nous sommes généralement confrontés à beaucoup de stress. Le stress chronique peut affecter le cerveau et augmenter le risque de démence. Il peut également entraîner le vieillissement de nos cellules et de nombreuses toxines dans le cerveau, y compris celles qui conduisent à la maladie d'Alzheimer.

L'exercice (particulièrement aérobique et plusieurs fois par semaine) active également une molécule qui favorise la survie des neurones et réduit le risque d'accident vasculaire cérébral. Il est conseillé de le faire en plein air : cela nous aidera à maintenir des niveaux adéquats de vitamine D et, par conséquent, à éviter la dépression et à améliorer la qualité du sommeil.

Fumer augmente non seulement le risque d'accident vasculaire cérébral, mais peut également provoquer un amincissement du cortex cérébral, un amincissement qui affecte le langage, la perception et la mémoire.

Le régime méditerranéen est essentiel pour jouir d'une bonne santé. Certains aliments semblent avoir un effet protecteur : ceux qui sont riches en polyphénols, en vitamine K et en oméga-3.

Les relations sociales positives contribuent à la génération de neurotransmetteurs, en plus de renforcer notre système immunitaire et de réduire l'anxiété, le risque de dépression et de problèmes cardiaques. En outre, les relations familiales et une amitié de qualité (soutien social) aident également à protéger notre cerveau de la démence.

La stimulation intellectuelle est un autre moyen de protéger notre cerveau contre la détérioration cognitive : incorporer des lectures, étudier une nouvelle langue, faire quelque chose de différent avec une certaine fréquence, etc. La chose importante est que cela pose un défi à notre cerveau.

Être mature dépend dans une large mesure du développement de notre cerveau

Une personne mature est capable de s'auto-gérer, d'assumer la responsabilité de ses actes, d'adopter différentes perspectives, d’être critique à la fois envers le monde et envers soi-même et être capable de s'adapter aux situations et répondre aux exigences de la réalité. On arrive en grande partie à la maturité grâce aux expériences vécues par chacun au cours de son développement. Parallèlement, ce développement dépend également dans une large mesure des aspects biologiques qui le permettent.

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