Cerebral plasticity following central and peripheral visual field loss : investigated through morphological and functional MRI

Les processus de plasticite cerebrale entraines par la perte visuelle restent un domaine meconnu dans le champ des neurosciences. La vision centrale et peripherique, le meilleur compromis evolutionniste entre une bonne resolution spatiale et un volume d’espace echantillonne maximal, sont traitees par des regions differentes du cerveau. Par consequent, etudier et comprendre l’impact de la perte visuelle centrale ou peripherique dans ces regions constitue une etape cruciale dans l’etude du cerveau visuel. Afin d’etudier ces processus, nous avons utilise deux modeles de perte visuelle selective de la vision centrale (la dystrophie maculaire de Stargardt) et peripherique (la retinopathie pigmentaire), et nous avons evalue l’impact a terme de ces deux types de desafferentation sur la structure et la connectivite fonctionnelle du cerveau. 1. Plasticite structurelle induite par la perte selective de la vision centrale ou peripherique. Nous avons etudie l’epaisseur corticale (EpCo) et de l’entropie corticale (EnCo, marquer de complexite synaptique) du lobe occipital, region pour laquelle nous disposons d’une cartographie complete des regions cytoarchitectoniques. Nous avons constate que la perte de la vision centrale induit un amincissement des regions appartenant au flux dorsal, tandis que la perte de la vision peripherique occasionne un amincissement du cortex visuel primaire (CVP), ainsi que des regions du flux ventral et dorsal. Ces effets etaient inattendus si on se rapporte au modele canonique qui associe la vision centrale au flux ventral et la vision peripherique au flux dorsal. La normalite de l’EnCo dans ces regions, suggere que la complexite synaptique est preservee dans les reseaux neuronaux residuels. Nous avons identifie des modifications de l’EnCo seulement en cas de perte de la vison centrale, ou l’augmentation de l’EnCo dans des regions impliquees dans la reconnaissance des objets pourrait traduire une reponse adaptative a la perte de la haute resolution spatiale de cette partie du champ visuel. Cette augmentation de la complexite synaptique pourrait compenser une eventuelle perte neuronale et etre responsable de la normalite de l’EpCo dans ces regions. 2. Plasticite de la connectivite fonctionnelle des regions du cortex visuel primaire recevant les projections de la partie centrale » et peripherique champ visuel Dans cette etude, nous avons explore et compare la connectivite fonctionnelle des regions afferentees et desafferentees du CVP de sujets souffrant de dystrophie maculaire de Stargardt et retinitis pigmentosa, avec les regions afferentees correspondantes du CVP de sujets avec une vision normale. Cette etude a revele une reorganisation fonctionnelle distincte du CVP afferente et desafferente. Ainsi, le CVP qui recoit les afferences visuelles residuelles presente une connectivite fonctionnelle accrue avec des regions voisines, probablement afin de favoriser le traitement de l’information visuelle, tandis que le CVP desafferente augmente sa connectivite fonctionnelle avec des regions plus eloignees, vraisemblablement pour contribuer aux fonctions superieures et a des processus de type top-down. L’analyse comparative des donnees morphologiques et fonctionnelles suggere une correspondance des regions amincies du cortex visuel associatif avec des regions qui montrent une diminution de la connectivite fonctionnelle avec le CVP peripherique, et des regions presentant une augmentation de la complexite synaptique avec des regions qui montrent une connectivite fonctionnelle accrue avec le CVP peripherique. Ces donnees suggerent que la desafferentation sensorielle du CVP peripherique est plus propice au developpement d’une reorganisation cerebrale. Synoptique : Ces travaux revelent un aspect inattendu de la plasticite cerebrale induite une perte isolee de la vision centrale ou peripherique. La reorganisation s’avere plus complexe que le laisser presager le modele canonique actuel, vraisemblablement trop simple.