Comprendre la matière grise et blanche du cerveau

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 Le réseau neuronal du cerveau, qui comprend à la fois la matière grise et la matière blanche. Pasieka / Bibliothèque de photos scientifiques via Getty Images

Qui n'a pas contemplé comment un souvenir se forme, une phrase est générée, un coucher de soleil apprécié, un acte créatif accompli ou un crime odieux commis ?

Le cerveau humain est un organe de trois livres qui reste en grande partie une énigme. Mais la plupart des gens ont entendu parler du cerveau matière grise, nécessaire aux fonctions cognitives telles que l'apprentissage, la mémorisation et le raisonnement.

Plus précisément, la matière grise fait référence aux régions du cerveau où les cellules nerveuses - connus sous le nom de neurones – sont concentrés. La région considérée comme la plus importante pour la cognition est le cortex cérébral, une fine couche de matière grise à la surface du cerveau.

Mais l'autre moitié du cerveau - la matière blanche – est souvent négligé. La substance blanche se trouve sous le cortex et aussi plus profondément dans le cerveau. Partout où elle se trouve, la matière blanche relie les neurones de la matière grise les uns aux autres.

Je suis un professeur de neurologie et de psychiatrie et le directeur de la section de neurologie comportementale à la faculté de médecine de l'Université du Colorado. Mon travail comprend l'évaluation, le traitement et l'investigation des personnes âgées atteintes de démence et des personnes plus jeunes atteintes d'un traumatisme crânien.

Découvrir comment ces troubles affectent le cerveau a motivé de nombreuses années d'études. Je crois que la compréhension de la substance blanche est peut-être une clé pour comprendre ces troubles. Mais jusqu'à présent, les chercheurs n'ont généralement pas accordé à la matière blanche l'attention qu'elle mérite.

Les quelque 100 milliards de neurones du cerveau humain sont reliés les uns aux autres par des axones, dont beaucoup sont entourés par la gaine de myéline. Ces axones, avec leur myéline, constituent la substance blanche, qui aide à faciliter la communication entre les neurones dans tout le cerveau. 

Comprendre la substance blanche

Ce manque de reconnaissance provient en grande partie de la difficulté à étudier la substance blanche. Parce qu'il est situé sous la surface du cerveau, même l'imagerie la plus sophistiquée ne peut pas facilement résoudre ses détails. Mais des découvertes récentes, rendues possibles par les progrès de l'imagerie cérébrale et des examens d'autopsie, commencent à montrer aux chercheurs à quel point la matière blanche est essentielle.

La substance blanche est composée de plusieurs des milliards d'axones, qui sont comme de longs câbles transportant des signaux électriques. Considérez-les comme des queues allongées qui agissent comme des extensions des neurones. Les axones relient les neurones entre eux au niveau de jonctions appelées synapses. C'est là que la communication entre les neurones a lieu.


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Les axones se rassemblent en faisceaux, ou tracts, qui parcourent le cerveau. Mis bout à bout, leur longueur combinée dans un seul cerveau humain est d'environ 85,000 XNUMX milles. De nombreux axones sont isolé avec de la myéline, une couche principalement de graisse qui accélère la signalisation électrique ou la communication entre les neurones jusqu'à 100 fois.

Cette vitesse accrue est cruciale pour toutes les fonctions cérébrales et c'est en partie pourquoi Homo sapiens a des capacités mentales uniques. Alors qu'il n'y a aucun doute nos gros cerveaux sont dus à l'ajout de neurones par l'évolution au cours des éons, il y a eu une augmentation encore plus grande augmentation de la substance blanche au fil du temps évolutif.

Ce fait peu connu a de profondes implications. L'augmentation du volume de matière blanche - principalement des gaines de myéline qui entourent les axones - améliore l'efficacité des neurones de la matière grise pour optimiser la fonction cérébrale.

Imaginez une nation de villes qui fonctionnent toutes de manière indépendante, mais qui ne sont pas reliées à d'autres villes par des routes, des câbles, Internet ou toute autre connexion. Ce scénario serait analogue au cerveau sans matière blanche. Des fonctions supérieures comme le langage et la mémoire sont organisées en réseaux dans lesquels les régions de matière grise sont reliées par des voies de matière blanche. Plus ces connexions sont étendues et efficaces, mieux le cerveau fonctionne.

Matière blanche et Alzheimer

Compte tenu de son rôle essentiel dans les connexions entre les cellules cérébrales, substance blanche endommagée peut perturber n'importe quel aspect de la fonction cognitive ou émotionnelle. La pathologie de la substance blanche est présente dans de nombreux troubles cérébraux et peut être suffisamment grave causer la démence. Les dommages à la myéline sont fréquents dans ces troubles, et lorsque la maladie ou la blessure est plus grave, les axones peuvent également être endommagés.

Il y a plus de 30 ans, mes collègues et moi décrivions ce syndrome comme démence de la substance blanche. Dans cette condition, la matière blanche dysfonctionnelle ne fonctionne plus correctement en tant que connecteur, ce qui signifie que la matière grise ne peut pas agir ensemble de manière transparente et synchrone. Le cerveau, en substance, a été déconnecté de lui-même.

Tout aussi importante est la possibilité que le dysfonctionnement de la substance blanche joue un rôle dans de nombreuses maladies dont on pense actuellement qu'elles proviennent de la substance grise. Certaines de ces maladies défient obstinément l'entendement. Par exemple, je soupçonne que les lésions de la substance blanche peuvent être critiques dans les premières phases de la maladie d'Alzheimer et des lésions cérébrales traumatiques.

Alzheimer est la type de démence le plus courant chez les personnes âgées. Il peut altérer les fonctions cognitives et priver les gens de leur identité même. Aucun remède ou traitement efficace n'existe. Depuis Observations d'Aloïs Alzheimer en 1907 des protéines de matière grise - appelées amyloïde et tau - les neuroscientifiques ont cru l'accumulation de ces protéines est le problème central derrière Alzheimer. Pourtant, de nombreux médicaments qui éliminent ces protéines ne vous arrêtez pas le déclin cognitif des patients.

Des découvertes récentes suggèrent de plus en plus que les dommages à la substance blanche - précédant l'accumulation de ces protéines - peut être le vrai coupable. À mesure que les cerveaux vieillissent, ils subissent souvent une perte progressive de flux sanguin due au rétrécissement des vaisseaux qui transportent le sang du cœur. Un flux sanguin plus faible a un impact important sur la substance blanche.

Fait remarquable, il existe même des preuves que les formes héréditaires de la maladie d'Alzheimer présentent également anomalies précoces de la substance blanche. Cela signifie que les thérapies visant à maintenir le flux sanguin vers la substance blanche peuvent s'avérer plus efficaces que de tenter de déloger les protéines. Un traitement simple susceptible d'aider est contrôler l'hypertension artérielle, car cela peut réduire la gravité des anomalies de la substance blanche.

De Loma Linda University Health : De nouvelles découvertes pour aider les millions de personnes atteintes de lésions cérébrales traumatiques.

Substance blanche et traumatisme crânien

Les patients atteints de lésions cérébrales traumatiques, en particulier ceux qui ont des blessures modérées ou graves, peuvent avoir une invalidité à vie. L'un des résultats les plus inquiétants du TBI est encéphalopathie traumatique chronique, une maladie du cerveau censée provoquer une démence progressive et irréversible. Chez les patients TBI, l'accumulation de protéine tau dans la matière grise est évidente.

Les chercheurs reconnaissent depuis longtemps que les lésions de la substance blanche sont courantes chez les personnes ayant subi un TCC. Observations du cerveau des personnes souffrant de lésions cérébrales traumatiques répétitives - les joueurs de football et les vétérans militaires ont été fréquemment étudiés - ont montré que les dommages à la substance blanche sont importants et peuvent précéder l'apparition de protéines enchevêtrées dans la matière grise.

Parmi les scientifiques, il y a un enthousiasme naissant à l'égard de la nouvel intérêt pour la substance blanche. Les chercheurs commencent maintenant à reconnaître que l'accent traditionnel mis sur l'étude de la matière grise n'a pas produit les résultats qu'ils espéraient. En savoir plus sur la moitié du cerveau connue sous le nom de substance blanche pourrait nous aider dans les années à venir à trouver les réponses nécessaires pour soulager la souffrance de millions de personnes.

A propos de l'auteur

Christophe Filley, professeur de neurologie et de psychiatrie, Université du Colorado Anschutz Medical Campus

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.


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