Il apparaît aujourd’hui que l’état de conscience repose sur deux bases, l’éveil (wakefulness) et la perception (awareness). Les neurologues ont pu cartographier les connections entre les zones du cerveau supérieur ou cortex impliquées dans la perception, mais les bases anatomiques de l’éveil, qui se trouvent à des niveaux inférieurs du cortex, étaient jusqu’à présent moins claires. Pourtant une cartographie des structures cérébrales impliquées dans l’éveil devrait aider les neurologues à faciliter la reprise de conscience chez des personnes opérées ou victimes d’un coma accidentel.
Aujourd’hui, des chercheurs de la Harvard Medical School ont réussi à identifier dans le cerveau humain des groupes bien définis de neurones connus pour s’interconnecter afin d’entretenir l’état de veille chez les souris, les rats et les chats. Ceci fait, ils ont pris par MRI (magnetic resonance imaging) des images des cerveaux de 3 patientes de plus de 60 ans récemment décédées. Ils ont trouvé dix groupes de neurones dans une région à la base de leur cerveau, dite le brainstem, qui connecte le cerveau à l’épine dorsale. Ces neurones étaient en relation avec des structures cérébrales dites thalamus et hypothalamus impliquées dans l’éveil. A partir de ces observations, ils ont pu dresser une carte des signaux électriques impliquées dans les faits de conscience qui circulent dans les cerveaux des personnes bien portantes.
Référence
Sustaining wakefulness: Brainstem connectivity in human consciousness
doi: https://doi.org/10.1101/2023.07.13.548265
Brian L. Edlow, Mark Olchanyi, Holly J. Freeman, Jian Li, Chiara Maffei, Samuel B. Snider, Lilla Zöllei, J. Eugenio Iglesias, Jean Augustinack, Yelena G. Bodien, Robin L. Haynes, Douglas N. Greve, Bram R. Diamond, Allison Stevens, Joseph T. Giacino, Christophe Destrieux, Andre van der Kouwe, Emery N. Brown, Rebecca D. Folkerth, Bruce Fischl, Hannah C. Kinney
ABSTRACT
Consciousness is comprised of arousal (i.e., wakefulness) and awareness. Substantial progress has been made in mapping the cortical networks that modulate awareness in the human brain, but knowledge about the subcortical networks that sustain arousal is lacking. We integrated data from ex vivo diffusion MRI, immunohistochemistry, and in vivo 7 Tesla functional MRI to map the connectivity of a subcortical arousal network that we postulate sustains wakefulness in the resting, conscious human brain, analogous to the cortical default mode network (DMN) that is believed to sustain self-awareness. We identified nodes of the proposed default ascending arousal network (dAAN) in the brainstem, hypothalamus, thalamus, and basal forebrain by correlating ex vivo diffusion MRI with immunohistochemistry in three human brain specimens from neurologically normal individuals scanned at 600-750 µm resolution. We performed deterministic and probabilistic tractography analyses of the diffusion MRI data to map dAAN intra-network connections and dAAN-DMN internetwork connections. Using a newly developed network-based autopsy of the human brain that integrates ex vivo MRI and histopathology, we identified projection, association, and commissural pathways linking dAAN nodes with one another and with cortical DMN nodes, providing a structural architecture for the integration of arousal and awareness in human consciousness. We release the ex vivo diffusion MRI data, corresponding immunohistochemistry data, network-based autopsy methods, and a new brainstem dAAN atlas to support efforts to map the connectivity of human consciousness.
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