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Construire le premier atlas holographique du cerveau

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Une image holographique du cerveau humain. Crédit: Case Western Reserve University

Une équipe de chercheurs, dirigée par des scientifiques et des techniciens de la Case Western Reserve University, utilisant la plate-forme de réalité mixte Microsoft HoloLens, a créé ce qui serait le premier système de cartographie holographique interactif des voies axonales dans le cerveau humain.

Le projet, décrit par les chercheurs comme "un mélange de matériel de visualisation avancée, de développement de logiciels et de données de neuroanatomie", devrait avoir un large éventail d'applications scientifiques, cliniques et pédagogiques et favoriser une interaction collaborative entre neuroanatomistes et scientifiques en imagerie cérébrale.

Pour commencer, il devient presque instantanément "la base d'un nouveau système de navigation neurochirurgicale holographique" pour la stimulation cérébrale profonde (DBS) et est surnommé "HoloDBS" par l'équipe, a déclaré le chercheur principal Cameron McIntyre, professeur de génie biomédical Tilles-Weidenthal. à l'école de médecine Case Western Reserve University.

"Plus de 100 cliniciens ont eu la chance de tester cela jusqu'à présent et l'enthousiasme suscité par cette technologie a été exceptionnel", a déclaré McIntyre, ajoutant que cette méthode permettait déjà aux scientifiques de comprendre de manière spectaculaire les complexités associées à certaines chirurgies cérébrales ciblées. .

La nouvelle recherche intègre des décennies de données neuronales précieuses, mais déconnectées, provenant de dizaines de sources et les transforme en une visualisation entièrement tridimensionnelle et interactive. Les utilisateurs de la technologie, y compris les ingénieurs neuronaux, les neuroanatomistes, les neurologues et les neurochirurgiens, peuvent voir à la fois l’atlas animé du cerveau via le casque HoloLens et les connexions axonales devant eux.

"La chose intéressante à propos de cela est que nous avons été capables d'intégrer des décennies de connaissances neuro-anatomiques dans le contexte des techniques de visualisation du cerveau les plus modernes", a déclaré M. McIntyre. "Nous utilisons toutes ces connaissances anatomiques et les mettons entre les mains des utilisateurs dans un format entièrement nouveau et utile.

McIntyre a travaillé aux côtés du professeur de radiologie Mark Griswold, qui est le responsable pédagogique des initiatives liées à l'éducation de Microsoft HoloLens et dirige Interactive Commons, une entité à l'échelle de l'université qui vise à aider le corps professoral, le personnel et les étudiants à utiliser diverses technologies de visualisation pour améliorer l'enseignement et la recherche. . Griswold a également dirigé l’équipe qui a développé le Application HoloAnatomy.

Parmi les autres participants au projet, citons Mikkel Petersen, stagiaire postdoctorale au laboratoire McIntyre, et des experts mondiaux en neuroanatomistes de l’Université de Rochester, de l’Université Laval à Québec (Québec), des universités Emory et de Pittsburgh.

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Crédit: Case Western Reserve University

Neurone projet de détails de papier

Le processus est décrit dans les recherches publiées en ligne dans la revue Neurone.

Le projet se concentre sur la visualisation des voies axonales précises dans le cerveau. La recherche des axones est un sous-champ du développement neural qui étudie comment les neurones envoient des axones pour atteindre les cibles appropriées dans le cerveau.

Les chercheurs se sont concentrés sur la région sous-thalamique du cerveau, une cible chirurgicale commune pour la stimulation cérébrale profonde, mais une région du cerveau très problématique pour la meilleure technologie actuelle, connue sous le nom de reconstructions tractographiques.

Tractographie, connue pour révélant des "cerveaux" colorés à l'intérieur du cerveau humain, est utilisé dans les hôpitaux depuis environ 20 ans. Il représente visuellement les voies nerveuses dans le cerveau en utilisant les données collectées par IRM par diffusion, en présentant les informations sous forme d'images en deux et en trois dimensions appelées tractogrammes.

L’équipe Case Western Reserve a fait évoluer cette technologie non seulement en la rendant véritablement tridimensionnelle, mais aussi en interactive en demandant à un groupe de neuroanatomistes experts de "définir de manière interactive les trajectoires axonales des systèmes cortical, ganglionnaire de la base et cérébelleux" tout en portant le casque HoloLens.

"Ce faisant, nous avons produit le premier modèle anatomiquement réaliste des principales voies axonales de la région sous-thalamique humaine", a déclaré M. McIntyre. "Ce n'est que la première étape et peut être répété dans tout le cerveau."


La réalité mixte donne un coup de pouce aux leçons de neuroanatomie


Plus d'information:
Mikkel V. Petersen et al. Reconstruction holographique de voies axonales dans le cerveau humain, Neurone (2019). DOI: 10.1016 / j.neuron.2019.09.030

Fourni par
Université Case Western Reserve

Citation:
                                                 Construire le premier atlas du cerveau holographique (8 novembre 2019)
                                                 récupéré le 8 novembre 2019
                                                 sur https://medicalxpress.com/news/2019-11-holographic-brain-atlas.html

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