la théorie des réseaux complexes et le cerveau

Recherche Mis en ligne le 22 septembre 2014
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Deux chercheurs de l’Institut du Cerveau et de la Moelle épinière – ICM – Fabrizio DE VICO FALLANI et Mario CHAVEZ, en collaboration avec l’Université de Grenoble (Sophie ACHARD) et l’Université de Stanford (Jonas RICHIARDI) ont contribué à un numéro thématique de la prestigieuse revue Philosophical Transactions of the Royal Society B, avec un état de l’art sur l’analyse des réseaux fonctionnels à l’aide de la théorie des graphes. L’objectif de cette étude est de fournir aux chercheurs en neurosciences des indications pratiques pour l’étude de réseaux de connectivité cérébrale.

 

Comprendre l’organisation du cerveau est fondamental pour améliorer la compréhension des nombreuses fonctions cognitives humaines ainsi que certaines pathologies.

 

Nous savons depuis au moins 100 ans que le cerveau est organisé comme un réseau de connexions entre les ensembles de neurones. Mais c’est seulement au courant des 10 dernières années, que notre capacité à quantifier la topologie complexe de ce réseau s’est rapidement développée grâce aux outils mathématiques issus de la “théorie des graphes” (théorie informatique et mathématique dont les algorithmes ont de nombreuses applications dans tous les domaines liés à la notion de réseau).

 

Le journal “Philosophical Transactions of the Royal Society B” a récemment publié un numéro thématique – Complex network theory and the brain (la théorie des réseaux complexes et le cerveau) – avec des articles et des commentaires écrits par des experts mondiaux de l’étude des réseaux cérébraux par la théorie des graphes, dont les chercheurs de l’ICM Fabrizio DE VICO FALLANI et Mario CHAVEZ de l’équipe ARAMIS (aussi dénommée “Modèles mathématiques et algorithmes pour le traitement des images et des signaux du cerveau humain”). Les différents articles de ce numéro abordent trois grandes questions :

• Comment la topologie d’un réseau du cerveau est liée à son intégration dans l’espace anatomique et à ses fonctions biologiques ?
• Quelle relation existe-il entre le réseau de connectivité anatomique et la dynamique du fonctionnement cérébral ?
• Et quels sont les développements méthodologiques à venir pour l’analyse des réseaux cérébraux ?

 

Article :
Graph analysis of functional brain networks: practical issues in translational neuroscience – Fabrizio De Vico Fallani, Jonas Richiardi, Mario Chavez and Sophie Achard – Philosophical Transactions of the Royal Society B – Complex network theory and the brain Issue (online publication September 1, 2014)
Lien vers l’article
Lien vers le numéro thématique de la revue

 

Illustration du numéro thématique Complex network theory and the brain
Illustration :
Illustration du numéro thématique Complex network theory and the brain de la revue Philosophical Transactions of the Royal Society B. © Mluz Flores, graphic design & illustration

Equipes scientifiques

Equipe "ARAMIS – Algorithmes, modèles et méthodes pour les images et les signaux du cerveau humain"
Chef d'équipe
Olivier COLLIOT PhD, DR2, CNRS
Stanley DURRLEMAN PhD, DR2, INRIA
Méthodologie et neuroimagerie
Domaine principal : Neurosciences cliniques et translationnelles

L’équipe dirigée par Olivier COLLIOT & Stanley DURRLEMAN a pour objectif de construire des modèles numériques des maladies du cerveau, en particulier des pathologies neurodégénératives, à partir de bases de données multimodales issues de patients. Les principales approches utilisées sont l’apprentissage automatique (technique d’intelligence artificielle), la modélisation géométrique et statistique, et la théorie des réseaux complexes.
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