Les mathématiciens étudient comment les plis complexes dans le cerveau humain – qui ont augmenté à mesure que notre espèce a évolué – aide à améliorer notre cerveau.
L’équipe de l’Université de Nottingham Trent veut comprendre la relation entre la forme du cerveau et les ondes cérébrales, l’activité électrique des neurones qui envoient des informations autour du corps.
Les scientifiques démêlent les secrets des ondes cérébrales depuis plus de 100 ans, mais il reste beaucoup à découvrir sur leur rôle précis dans nos processus cognitifs.
Dans le cadre de l’étude, qui implique également l’Université de Newcastle, les chercheurs examineront un aspect intrigant mais sous-exploré des ondes cérébrales – l’interaction entre les ondes itinérantes et les plis complexes du cortex.
L’équipe estime que la structure alambiquée du cerveau, particulièrement importante chez les mammifères, pourrait influencer les modèles d’ondes et que cela peut expliquer pourquoi les cerveaux avec plus de plis présentent des schémas d’ondes distincts par rapport aux plus lisses.
Les chercheurs soutiennent que l’étude pourrait avoir des implications pour comprendre l’évolution de la cognition.
Et ils disent que la surveillance de l’activité des ondes cérébrales liée à des changements dans la forme du cerveau offre également une avenue prometteuse pour la détection précoce de conditions neurologiques telles qu’Alzheimer, qui sont connues pour affecter le repliement cérébral.
En utilisant des techniques de calcul de pointe, intégrées aux dernières avancées d’ingénierie, l’équipe simulera les ondes corticales à travers les surfaces cérébrales incurvées dérivées de données de neuroimagerie.
Ils étudieront comment les ondes itinérantes interagissent avec les plis et les voies du cerveau et quelles propriétés mathématiques définissent ces motifs d’onde sur des surfaces incurvées compliquées.
Surtout, les chercheurs espèrent répondre à la façon dont les variations de la structure du cerveau à travers une gamme d’espèces de mammifères influencent ces modèles d’activité neuronale, façonnant nos capacités cognitives.
Le travail est rendu possible avec une subvention de projet de recherche du Leverhulme Trust d’une valeur de près de 150 000 £.
«Cette recherche propose un nouveau cadre à travers lequel mieux comprendre la cognition», a déclaré le chercheur principal, le Dr Jonathan Crofts, mathématicien de la School of Science and Technology de l’Université de Nottingham Trent.
Il a déclaré: «Nous développerons de nouveaux outils de calcul pour simuler le mouvement des vagues à travers les surfaces cérébrales à partir de différents stades d’évolution et étudier les effets de la courbure et du repliement sur le transport des ondes cérébrales.
«En comprenant comment la courbure et la connectivité influencent les modèles d’ondes cérébrales, nous pouvons acquérir des informations cruciales sur le fonctionnement du cerveau à un niveau fondamental et comment il a évolué au fil du temps.
«Grâce à cette meilleure compréhension de la façon dont notre cerveau s’est développé pendant l’évolution, nous serons mieux placés pour comprendre comment il peut se détériorer pendant le vieillissement ou la maladie.»
Nous sommes ravis de commencer cette nouvelle collaboration, où nous pouvons apporter notre connaissance de la forme pliée du cerveau pour aider Jonathan et son équipe sur ce projet prometteur. »
Dr Yujiang Wang, chercheur, École de l’informatique, Université de Newcastle
Source:
Université de Nottingham Trent
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