Le GIN vient de mettre au point un nouvel atlas cérébral des aires corticales d’intégration du langage. Il sera particulièrement utile pour les études de cohortes à la recherche des bases génétiques des régions du langage ou des bases neuroanatomiques de leur modifications dans la pathologie.
32 aires multimodales du traitement de la phrase activées et asymétriques gauche pendant la production, la lecture et l’écoute de phrases ont été identifiées par comparaison avec une situation de contrôle (la production, la lecture et l’écoute de listes de mots). Les corrélations temporelles au repos entre ces 32 régions ont permis de détecter leur appartenance à 3 réseaux. Parmi ces réseaux, l’un incluant 18 régions, abrite les aires essentielles du langage, c’est-à-dire les aires dont la lésion provoquerait une altération de l’intégration du sens du discours.
Dans la suite de l’atlas AAL qui permet la localisation anatomique automatique des activations (Tzourio-Mazoyer 2002) et de l’atlas AICHA basé sur la connectivité au repos (Joliot 2014), SENSAAS a été élaboré à partir d’acquisitions d’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) d’activation et de repos chez 144 sujets droitiers de la base de données BIL&GIN (une base de données dédiée à l’étude de la spécialisation hémisphérique, Mazoyer 2016).
SENSAAS est à la disposition de la communauté scientifique.
Isoler les régions impliquées dans la compréhension du langage
Le langage est une des premières fonctions cognitives qui ait été explorée en neuroimagerie fonctionnelle, et 30 ans de recherche ont révélé l’implication de nombreuses aires corticales au cours d’activités langagières variées (voir les méta-analyses de Price 2012, Vigneau 2006). Néanmoins, il n’existe pas d’atlas des aires d’intégration du langage opérationnel et disponible pour la communauté.
Pour fournir un tel atlas, nous avons développé une méthode combinant l’analyse des activations pendant plusieurs tâches langagières avec celle des corrélations mesurées pendant l’état dit « de repos » chez les mêmes individus. Nous avons sélectionné 144 participants droitiers afin de nous assurer d’une localisation des aires du langage dans l’hémisphère gauche (le fait d’être droitier assure dans 97% des cas une localisation des aires du langage dans l’hémisphère gauche ). Les tâches verbales utilisées impliquaient la lecture, l’écoute et la production pour deux niveaux de matériel linguistique : des listes de mots et des phrases. Les cartes de différence individuelles entre les activations obtenues durant le traitement des phrases (tâches de haut niveau) et celles obtenues pendant le traitement de liste de mot (tâche de référence) ont été calculées pour isoler les régions impliquées par la compréhension des phrases lues, entendues et produites.
Déterminer les réseaux et leurs points névralgiques
Nous avons identifié 32 régions à la fois activées et asymétriques gauche pendant la lecture, la production et l’écoute de phrases (comparées aux listes de mots) parmi les 185 régions de l’atlas AICHA (voir figure).
Localisation des 32 régions composant SENSAAS.
Nous pouvons voir les 3 réseaux identifiés à travers les 32 régions ; en rouge le réseau LANG essentiel au traitement de la phrase, en vert le réseau du traitement de la phrase à forte composante visuelle, et en bleu, le réseau du traitement de la phrase associé à la mémoire épisodique. F3t correspond au gyrus frontal inférieur ou aire de Broca. STS3 et STS4 sont les sillons temporaux supérieurs 2 et 3, correspondant à l’aire de Wernicke.
Avec l’acquisition IRMf de l’état de repos des mêmes participants, nous avons exploré l’organisation en réseau(x) de ces 32 régions. Cette analyse des corrélations temporelles au repos a permis d’identifier 3 réseaux, dont un réseau comprenant les aires essentielles de la compréhension de la phrase dont la lésion est à l’origine d’aphasies (réseau LANG, en rouge sur la figure). L’analyse de graphe de LANG a démontré que le gyrus frontal inférieur (correspondant à l’aire de Broca) et deux régions postérieures du sillon temporal supérieur (correspondant à l’aire de Wernicke) sont des hubs, c’est-à-dire des centres cruciaux d’échange d’information au sein de LANG. Nous avons également trouvé une relation entre la connectivité au repos des régions de LANG et l’amplitude de leurs activations : plus une région intègre ou diffuse de l’information au repos, plus son activation pendant les tâches de langage sera importante.
Le fait que la connectivité au repos soit un marqueur du recrutement des régions par les tâches de langage ouvre la voie à l’étude des pathologies liées au langage ou encore à des études épidémiologiques de neuroimagerie de population afin de rechercher les bases génétiques du langage en se basant uniquement sur l’état de repos.
La référence complète
A SENtence Supramodal Areas AtlaS (SENSAAS) based on multiple task-induced activation mapping and graph analysis of intrinsic connectivity in 144 healthy right-handers. Labache L, Joliot M, Saracco J, Jobard G, Hesling I, Zago L, Mellet E, Petit L, Crivello F, Mazoyer B, Tzourio‐Mazoyer N. Brain Struct Funct 2018 Dec 07. 10.1007/s00429-018-1810-2
Contact : Nathalie Tzourio-Mazoyer
Tzourio-Mazoyer, N., Landeau, B., Papathanassiou, D., Crivello, F., Etard, O., Delcroix, N., Mazoyer, B., Joliot, M. (2002). Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. Neuroimage, 15:273-289.
Joliot M, Jobard G, Naveau M, Delcroix N, Petit L, Zago L, Crivello F, Mellet E, Mazoyer B, Tzourio-Mazoyer N (2015) AICHA: an atlas of intrinsic connectivity of homotopic areas. J Neurosci Methods 254:46–59.
Mazoyer, B., Mellet, E., Perchey, G., Zago, L., Crivello, F., Jobard, G., Tzourio-Mazoyer, N. (2016). BIL&GIN: A neuroimaging, cognitive, behavioral, and genetic database for the study of human brain lateralization. Neuroimage, 124:1225-1231.
Vigneau M, Beaucousin V, Hervé PY, Duffau H, Crivello F, Houdé O, Mazoyer B, Tzourio-Mazoyer N (2006) Meta-analyzing left hemisphere language areas: phonology, semantics, and sentence processing. Neuroimage 30:1414–1432
Price CJ (2012) A review and synthesis of the first 20 years of PET and fMRI studies of heard speech, spoken language and reading. Neuroimage 62:816–847