La cartographie fonctionnelle du cerveau humain est devenue un enjeu central des neurosciences cognitives et constitue une étape essentielle vers la mise en relation de la structure du cerveau avec la cognition. « Bien qu'il existe une littérature abondante sur les mécanismes neurocognitifs sous-jacents à l'exécution de tâches spécifiques, on connaît encore mal l'organisation fonctionnelle globale du cerveau et la façon dont elle induit la cognition », explique Bertrand Thirion, chercheur à l’Institut Frédéric-Joliot du CEA. Les techniques de neuro-imagerie, telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), ont contribué à la caractérisation des liens entre activité cérébrale régionale et cognition. Cependant, à ce jour, aucune collecte de données n'a systématiquement abordé la cartographie fonctionnelle des processus cognitifs impliqués dans l’accomplissement d'un grand éventail de catégories de tâches à une échelle spatiale fine.
Individual Brain Charting (IBC) est un projet financé par le Human Brain Project [1], incluant plusieurs équipes de NeuroSpin à l’Institut Frédéric-Joliot et piloté par Lucie Hertz-Pannier. Il consiste à acquérir un ensemble de cartes IRMf à haute résolution du cerveau humain (1,5 mm) au cours de l'exécution de tâches comportementales, puis à diffuser ces données en libre accès. Les données sont acquises sur une cohorte de douze participants effectuant de nombreuses tâches cognitives. « Dans le présent article, nous présentons la première version de l'ensemble de données de l'IBC, qui comprend une douzaine de tâches, traitant à la fois des fonctions cognitives de haut niveau et de bas niveau », précise le scientifique. Les tâches de bas niveau sont relatives à des occupations simples, comme regarder une image ou taper trois fois avec un doigt. Les tâches de haut niveau concernent, par exemple, le calcul mental, la lecture de phrases ou l’interprétation d’une histoire impliquant les croyances de quelqu’un (cerveau social).
Les données brutes sont publiquement disponibles sur le site OpenNeuro (ds000244) et les données post-traitées dans NeuroVault (id2138), respectivement. « Le manuscrit fournit également des estimations de la qualité des données ainsi qu'une évaluation statistique des réseaux cognitifs déterminés par les effets liés au sujet, à la tâche et aux paramètres d'acquisition. Les développements à venir incluent d'autres données correspondant à de nouvelles tâches ainsi que le développement d'un atlas neurocognitif dérivé de l'ensemble de données », conclut Bertrand Thirion.
IBC fait passer un grand nombre de paradigmes fonctionnels aux 12 sujets et les images obtenues (IRM fonctionnelle) permettent de préciser quelles régions du cerveau sont activées lors d'une tâche donnée. © CEA
[1] Humain Brain Project est une collaboration internationale dédiée à la modélisation du cerveau humain à laquelle l’Institut Frédéric-Joliot du CEA participe.