L'épilepsie est un trouble neurologique complexe qui touche environ 50 millions de personnes dans le monde. Bien que cette maladie soit connue depuis des siècles, le mécanisme exact de son symptôme cardinal, la crise d'épilepsie, reste mal compris. En réalité, environ 25 % des crises d'épilepsie ne peuvent être contrôlées par aucune des thérapies disponibles aujourd'hui.

Des progrès récents ont conduit à une conceptualisation de l'épilepsie comme une « maladie de réseau » présentant des connexions dans le cerveau. Ce réseau épileptique à grande échelle comprend diverses zones du cerveau impliquées dans l'activité cérébrale normale à la fois pendant les intervalles sans crise et celles impliquées dans les activités dites physiopathologiques telles que les crises.

On en sait peu, cependant, sur quelles zones spécifiques du cerveau contribuent au réseau épileptique d'un patient ou les rôles que ces différentes zones jouent. Comme un groupe de chercheurs en Allemagne le rapporte maintenant cette semaine dans le chaos , une façon de se rapprocher du câblage complexe du cerveau humain consiste à fusionner les concepts d'une théorie de la synchronisation basée sur le temps et de la théorie des réseaux basés sur l'espace pour construire des réseaux cérébraux fonctionnels.

Jusqu'à maintenant, la "zone génératrice de crises" du cerveau, dans laquelle les premiers signes d'activité épileptique peuvent être observés, était considérée comme la plus importante de ces régions. Ce résultat était basé sur des données très limitées et il n'était pas clair si son importance change avec le temps.

Avec cette nouvelle approche analytique, Professeur Klaus Lehnertz, chef du groupe de neurophysique du département d'épileptologie de l'université de Bonn, et son groupe a exploré la variabilité temporelle et spatiale de l'importance des différentes régions du cerveau.

"Les nouveaux développements de la théorie des réseaux fournissent des outils puissants pour construire des "réseaux fonctionnels" à partir d'observations d'activités cérébrales telles que l'électroencéphalogramme (EEG), et aider à identifier les nœuds et les liens importants au sein de ces réseaux, " a déclaré Lehnertz.

En associant des nœuds de réseau à des régions cérébrales échantillonnées individuellement, Le groupe de Lehnertz peut définir un lien entre une paire de nœuds en évaluant le degré de synchronie entre les signaux neuronaux de toutes les paires de nœuds; plus le diplôme est élevé, plus le lien est fort.

"L'application de ces concepts d'analyse à des enregistrements EEG multicanaux à long terme de 17 patients épileptiques avec une résolution temporelle élevée nous a permis de dériver une séquence de réseaux cérébraux fonctionnels s'étalant sur plusieurs jours, " a déclaré Christian Geier, un doctorant travaillant avec Lehnertz. « Pour chaque réseau, nous évaluons divers aspects de l'importance des régions cérébrales individuelles avec différents indices de centralité qui ont été développés plus tôt pour les sciences sociales. Puis, nous explorons comment l'importance des nœuds de réseau fluctue au fil du temps."

Les travaux du groupe sont particulièrement importants car ils ont montré pour la première fois comment l'importance des nœuds individuels au sein des réseaux cérébraux fonctionnels fluctue sur des échelles de temps allant de quelques dizaines de secondes à plusieurs jours. Ils ont en outre montré que ces fluctuations peuvent être largement attribuées à la normale, rythmes quotidiens d'un patient, encore que très peu attribuée à des phénomènes directement liés à la maladie.

Leur découverte la plus intrigante est peut-être qu'en général, selon Geier, il n'y a pas de hiérarchie d'importance constante entre les régions du cerveau.

"Plutôt, ils se relaient en importance à différentes échelles de temps, " dit Geier. " Et, selon l'aspect d'importance évalué, la zone génératrice de crises n'est pas, comme on le croit généralement, le nœud le plus important au sein d'un réseau épileptique à grande échelle. »

Les connaissances acquises grâce à cette recherche font partie de la base nécessaire pour développer des traitements liés aux causes et aux symptômes de l'épilepsie.

"Lorsque différentes régions du cerveau prennent la plus haute importance au sein d'un réseau cérébral fonctionnel, la clé pour améliorer à la fois la prédiction et le contrôle des crises d'épilepsie, " a déclaré Lehnertz. " À long terme, cette meilleure compréhension peut permettre le développement de meilleures options de traitement pour les patients souffrant d'épilepsie. Et comprendre l'importance des nœuds et des liens des réseaux cérébraux fonctionnels peut également être pertinent pour d'autres maladies neurologiques."