- L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est utilisée depuis longtemps comme outil majeur pour mesurer l’activité cérébrale, mais une étude récente remet fondamentalement en cause la précision de son interprétation
- Les résultats montrent qu’il n’existe pas de lien généralement valable entre les variations de concentration en oxygène mesurées par IRM et l’activité neuronale réelle
- Lors des expériences, dans environ 40 % des cas, le signal IRMf augmentait alors que l’activité cérébrale diminuait ; à l’inverse, des cas où le signal diminuait tandis que l’activité augmentait ont aussi été observés
- Le cerveau semble répondre à ses besoins énergétiques en extrayant plus efficacement l’oxygène du sang déjà présent, sans augmenter le débit sanguin
- Cette découverte marque un tournant important pour la manière d’interpréter les recherches sur les troubles mentaux et neurologiques, ainsi que pour le développement de modèles fondés sur le métabolisme énergétique du cerveau
Effondrement des hypothèses existantes sur l’interprétation du signal IRMf
- Depuis environ 30 ans, l’IRMf est un outil central de la recherche sur le cerveau, mais des chercheurs de la TUM et de la FAU ont démontré que son interprétation pourrait ne pas refléter l’activité neuronale réelle
- L’étude a été publiée dans Nature Neuroscience
- Elle confirme qu’il n’existe pas de corrélation universelle entre la teneur en oxygène mesurée par IRM et l’activité neuronale
- Les expériences ont montré que dans environ 40 % des cas, une hausse du signal IRMf était en réalité associée à une baisse de l’activité cérébrale
- Inversement, des cas où une baisse du signal coïncidait avec une hausse de l’activité ont également été constatés
- Cela révèle que l’hypothèse traditionnelle — « hausse de l’activité → hausse du débit sanguin → satisfaction de la demande en oxygène » — était erronée
Conception expérimentale et méthode de mesure
- Les chercheurs ont demandé à plus de 40 participants en bonne santé d’effectuer diverses tâches, notamment du calcul mental et le rappel de souvenirs autobiographiques
- Ils ont simultanément mesuré la consommation réelle d’oxygène grâce à une nouvelle technique d’IRM quantitative
- Les résultats variaient selon la tâche et la région cérébrale, et ont confirmé qu’une hausse de la consommation d’oxygène n’entraîne pas forcément une augmentation du débit sanguin
- Par exemple, dans les zones liées au calcul, l’efficacité d’extraction de l’oxygène augmentait sans changement du débit sanguin
- Autrement dit, le cerveau répond à sa demande énergétique sans augmenter le volume du flux sanguin
Impact sur la recherche sur les maladies cérébrales
- Les travaux existants qui utilisent les variations du débit sanguin comme indicateur de l’activation neuronale doivent être réévalués
- Cela soulève la possibilité d’erreurs d’interprétation dans les recherches sur les troubles mentaux et neurologiques, comme la dépression ou Alzheimer
- En particulier, chez les personnes âgées ou les patients présentant des altérations vasculaires, les mesures pourraient refléter des différences vasculaires plutôt que des déficits neuronaux
- Des résultats antérieurs obtenus chez l’animal vont également dans ce sens
Proposition d’une nouvelle approche d’analyse
- Les chercheurs proposent de combiner l’approche IRM classique avec des mesures quantitatives
- Cela pourrait servir de base à la construction future de modèles cérébraux fondés sur l’énergie
- Au lieu de simples cartes d’activation, l’analyse pourrait évoluer vers une représentation de la quantité réelle d’oxygène et d’énergie consommée pour le traitement de l’information
- Cela ouvre la voie à une mesure en valeurs absolues des changements du métabolisme énergétique liés au vieillissement, aux troubles psychiatriques et aux maladies neurodégénératives
Contexte de l’étude et informations de publication
- L’étude a été menée au Neuro-Head Center de l’hôpital universitaire de la TUM
- Elle a bénéficié d’un financement Starting Grant du Conseil européen de la recherche (ERC)
- Article : BOLD signal changes can oppose oxygen metabolism across the human cortex,
Nature Neuroscience, 12 décembre 2025, DOI : 10.1038/s41593-025-02132-9
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