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Les cerveaux masculins et féminins sont différents

La recherche neuroanatomique a établi depuis longtemps qu’il existe différences statistiques au niveau macroscopique dans les cerveaux masculins et féminins. Il y a aussi différences fonctionnelles en termes de mémoire et de cognition. Toutefois, ces différences sont en grande partie statistiques et exister dans une mosaïque de traits différents. Cela signifie que, si nous examinons des caractéristiques spécifiques (qu’elles soient anatomiques ou fonctionnelles), il existe des différences entre les hommes et les femmes, mais les individus ont chacun leur propre motif en mosaïque de caractéristiques plus masculines ou plus féminines. Il n’existe pas de cerveau typiquement féminin ou typiquement masculin.

Une autre mise en garde importante concernant cette recherche est qu’elle se concentre généralement sur des sujets masculins ou féminins cis sans ambiguïté. Cela est nécessaire pour répondre aux questions posées, mais cela ne dit rien sur les personnes qui ne correspondent pas à ce paradigme. Des études commencent à appliquer ce que nous avons appris sur les cerveaux masculins et féminins à des individus non binaires, mais il s’agit d’un axe de recherche distinct.

Il y a également une méta-question que nous pouvons poser à propos de cette recherche : à mesure que notre technologie d’imagerie et d’analyse du cerveau s’améliore, les différences entre hommes et femmes deviennent-elles plus nettes ou deviennent-elles plus floues ? S’il existe de véritables différences neurologiques basées sur le sexe biologique, alors à mesure que notre technologie s’améliore, ces différences devraient non seulement résister scientifiquement, mais nous devrions en avoir une image plus claire et plus précise. Il semble que ce soit ce qui se passe.

Une étude récente est un excellent exemple de la direction que prend cette recherche. Trois caractéristiques intéressent cette étude. La première est qu’il utilise une technologie avancée d’IRM pour examiner la microstructure des cerveaux vivants. Cela repose sur IRM de diffusion, qui mesure la rapidité avec laquelle les molécules d’eau se déplacent à travers différents tissus dans diverses directions pour différencier les différents tissus et créer des images détaillées. Cette technique reflète les différences dans la microstructure des tissus et est particulièrement utile pour l’imagerie des tissus cérébraux, où les connexions entre les cellules cérébrales créent une microstructure tissulaire très spécifique. Tous ces axones allant dans la même direction permettent une diffusion directionnelle de l’eau.

En fait, cette étude porte principalement sur la partie de la substance blanche du cerveau – la partie où tous les axones fonctionnent et établissent des connexions. De plus, ils ont placé les cartes de diffusion sur un modèle cérébral standard, de sorte que l’IA ne connaisse pas la taille du cerveau ni d’autres détails grossiers comme l’épaisseur corticale. De cette façon, les algorithmes d’IA ne pouvaient pas utiliser ces détails pour déterminer le sexe biologique et devaient s’appuyer uniquement sur le modèle de connexions de la substance blanche.

La deuxième technologie avancée exploitée par cette étude est l’intelligence artificielle (IA). Je sais qu’il y a eu beaucoup de battage médiatique autour des progrès récents de l’IA, mais ne vous laissez pas distraire par ce battage médiatique. Les algorithmes d’IA sont puissants et constituent de plus en plus une aubaine pour de nombreux types de recherche. Une véritable révolution de l’IA dans la recherche est en cours, et cette étude n’en est qu’un exemple.

Les chercheurs ont utilisé trois modèles principaux d’IA, les réseaux neuronaux convolutifs 2D, les réseaux neuronaux convolutifs 3D et Vision Transformer, afin d’analyser des milliers d’IRM de 471 sujets sains de sexe masculin et 560 femmes (tranche d’âge de 22 à 37 ans). Les modèles d’IA ont d’abord été informés de quel sexe biologique provenaient les analyses et ont appris les modèles de diffusion les plus susceptibles d’être associés à chacun. Ensuite, ils ont reçu des analyses non étiquetées et on leur a demandé de prédire s’ils provenaient d’un sujet masculin ou féminin.

Dans les différents modèles d’IA, ils ont tous été capables de faire avec précision la différence entre les cerveaux masculins et féminins entre 92 % et 98 % du temps. C’est une précision remarquable. C’est pas la première étude utiliser l’IA pour examiner les différences biologiques entre les sexes dans les fonctions cérébrales, mais jusqu’à présent, c’est la plus précise.

Cette dernière série d’études diffère également des études plus anciennes (n’utilisant pas l’IA) dans le sens où elles peuvent réellement distinguer les cerveaux masculins et féminins. Les études plus anciennes n’ont pour la plupart pu déterminer que des différences statistiques. Cela signifie probablement que les hommes sont en moyenne plus grands que les femmes, mais connaître la taille d’une personne ne vous dit pas si elle est biologiquement un homme ou une femme. Mais l’IA peut examiner une série de ces différences statistiques et apprendre à faire des prédictions précises sur le sexe d’un individu.

Cette recherche ne nous dit cependant pas quelles sont les causes ultimes de ces différences. Étant donné que le développement du cerveau est fortement influencé par l’environnement ainsi que par l’expérience et l’apprentissage d’un individu, même des différences anatomiques et fonctionnelles évidentes peuvent être dues en partie à la socialisation, par exemple. Il est également fort probable que les différences hormonales influencent fortement le développement du cerveau. Il est difficile de déterminer l’équilibre relatif des influences biologiques et environnementales sur la structure du cerveau, et cet équilibre varie probablement considérablement selon les individus.

Développer des cartes fonctionnelles des cerveaux masculins et féminins est extrêmement utile pour des recherches ultérieures. Par exemple, il est établi depuis longtemps que de nombreuses affections neurologiques et psychiatriques diffèrent entre les hommes et les femmes. Les hommes sont plus susceptibles de souffrir d’autisme tandis que les femmes sont plus susceptibles de souffrir de dépression, par exemple. Si nous disposons d’une carte détaillée des différences cérébrales entre hommes et femmes, cela peut faire la lumière non seulement sur les raisons pour lesquelles ces risques diffèrent, mais aussi sur la nature de ces conditions elles-mêmes.

Ces mêmes outils peuvent également être utilisés pour faire la différence entre un cerveau schizophrène et un cerveau neurotypique. Mais bien sûr, nous devons d’abord déterminer à quoi ressemble un cerveau neurotypique, ce qui signifie savoir à quoi ressemble un cerveau masculin typique et un cerveau féminin typique. Il serait également fascinant d’utiliser cette technique pour observer des individus trans ou non binaires afin de nous aider également à mieux comprendre ce phénomène.

En d’autres termes, cette recherche va bien au-delà de la question fondamentale des différences cérébrales entre hommes et femmes. Il est essentiel à la recherche en neurosciences en général et est susceptible d’éclairer notre compréhension de nombreuses affections neurologiques.


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