Lancé en 2009 en tant que Blueprint Grand Challenge, le NIH Human Connectome Project (HCP) est un effort ambitieux pour cartographier les voies neurales qui sous-tendent la fonction cérébrale humaine. L’objectif primordial du projet est d’acquérir et de partager des données sur la connectivité structurelle et fonctionnelle du cerveau humain. Il permettra d’améliorer considérablement les capacités d’imagerie et d’analyse des connexions cérébrales, ce qui se traduira par une sensibilité, une résolution et une utilité accrues, accélérant ainsi les progrès dans le domaine émergent de la connectomique humaine. La compréhension de ces schémas de câblage au sein d’un même individu et d’un individu à l’autre aidera les chercheurs à commencer à déchiffrer les signaux électriques qui génèrent nos pensées, nos sentiments et nos comportements.
Consortia
L’HCP a produit des cartes étonnantes des fibres neuronales qui sillonnent le cerveau. Elle a révolutionné la cartographie des connexions dans le cerveau humain et a jeté les bases de l’utilisation des mesures de connectivité par imagerie cérébrale comme aide au diagnostic des maladies. Le HCP a eu un impact transformateur sur le domaine, ouvrant la voie à une compréhension détaillée de la manière dont les circuits cérébraux changent avec l’âge et dont ils diffèrent dans les maladies psychiatriques et neurologiques. Dans l’ensemble, HCP conduira à des avancées majeures dans notre compréhension de ce qui fait de nous des êtres humains uniques et ouvrira la voie à de futures études sur les circuits cérébraux anormaux dans de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques.
Les avancées techniques déjà réalisées dans HCP ont transformé le domaine et permis à la communauté des chercheurs en neurosciences d’agréger des données de manière sans précédent. Il est important de noter que toutes les données produites par HCP sont librement partagées avec la communauté des chercheurs par le biais d’une base de données personnalisée créée par le Connectome Coordination Facility financé par Blueprint. Plus de 100 publications sont nées de la publication initiale des données HCP.
L’HCP a débuté en septembre 2010 lorsque Blueprint a accordé 40 millions de dollars à deux consortiums de recherche collaboratifs pour cartographier les connexions du cerveau humain en haute résolution. Ces deux accords de coopération majeurs ont adopté des approches complémentaires pour déchiffrer le schéma de câblage complexe du cerveau. Les deux efforts se sont appuyés sur des collaborations multidisciplinaires existantes et ont utilisé une approche de leadership à plusieurs IP qui a fourni un système rigoureux d’organisation et de supervision à chaque programme.
Les deux consortiums de recherche qui ont été établis pour poursuivre ces projets complémentaires de cinq ans étaient :
Le projet WU/Minn
L’Université de Washington à St. Louis/Université du Minnesota/Université d’Oxford (le consortium WU-Minn HCP) – codirigé par le Dr David Van Essen et le Dr Kamil Ugurbil – a entrepris de cartographier de manière exhaustive les circuits du cerveau humain chez 1200 adultes en bonne santé en utilisant des méthodes de pointe de neuro-imagerie non invasive.
Le projet Harvard/MGH-UCAL
Massachusetts General Hospital/Harvard University et l’Université de Californie Los Angeles (UCLA) – codirigé par le Dr. Bruce Rosen et le Dr Arthur Toga – ont entrepris de créer un nouvel imageur à résonance magnétique optimisé pour mesurer les données du connectome.
Pour plus d’informations, voir le communiqué de presse du NIH, « 40 millions de dollars accordés pour retracer les connexions du cerveau humain. »
Programmes de connectome
Connectome de la durée de vie
S’appuyant sur le succès du HCP, Blueprint a lancé la deuxième phase du programme de connectome en créant le Connectome de la durée de vie en 2015. Alors que les participants à la recherche dans les études originales du HCP étaient âgés de 22 à 35 ans, le Lifespan Connectome a étendu la collecte de données auprès de sujets sains de tous âges. Les trois annonces de programme qui en ont résulté se sont concentrées sur différentes cohortes d’âge : 0-5 ans (RFA-MH-16-160), 5-21 ans (RFA-MH-16-150), et 36-90+ ans (RFA-AG-16-004). Au total, ces projets permettront de cartographier les connexions cérébrales à longue distance et leur variabilité avec un niveau de détail sans précédent chez plus de 3 000 enfants et adultes à travers les États-Unis. Grâce aux nouveaux outils et technologies puissants générés par HCP, la tâche monumentale de cartographier les circuits du cerveau humain au fur et à mesure que nous vieillissons est en train de devenir une réalité.
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Connectome des maladies
En plus d’élargir la répartition par âge des participants à la recherche HCP, en 2014, un sous-ensemble de six instituts Blueprint a investi dans la collecte de données connectomiques de sujets présentant certains diagnostics cliniques. L’annonce d’opportunité de financement des connectomes liés aux maladies humaines, soutenue par le National Eye Institute (NEI), le National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA), le National Institute on Aging (NIA), le National Institute on Drug Abuse (NIDA), le National Institute of Mental Health (NIMH) et le National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), a attribué quatorze projets au cours des exercices 2015 et 2016. Il s’agit notamment d’enquêtes sur le connectome structurel et fonctionnel dans les sous-types de la maladie d’Alzheimer ; les connectomes humains pour la basse vision, la cécité et la restauration de la vue ; le projet de connectome de l’épilepsie ; le projet de connectome des Amish sur la maladie mentale ; les connectomes liés à l’anxiété et à la dépression chez les adolescents ; l’imagerie connectomique dans la dégénérescence frontotemporale familiale et sporadique ; le projet de connectome humain pour la psychose précoce ; et la connectomique du vieillissement cérébral et de la démence. Ces projets de connectome de maladie ouvrent la voie à une compréhension détaillée de la façon dont les circuits cérébraux diffèrent dans les maladies psychiatriques et neurologiques.
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Centre de coordination des données
L’installation de coordination du connectome, financée par Blueprint en 2015, maintient un dépôt de données central pour les données du connectome humain recueillies auprès des consortiums HCP originaux ainsi que d’autres laboratoires de recherche. Le centre de coordination offre également un service d’assistance pour conseiller la communauté des chercheurs sur les meilleures stratégies de collecte de données qui permettront d’harmoniser les données nouvelles et existantes. Des informations sur le HCP peuvent être trouvées sur le site web du Connectome Coordination Facility. Le stockage à long terme des données du HCP est assuré par le NIMH Data Archive.