Femmes, hommes : les premières “preuves irréfutables” d’une différence de fonctionnement cérébral entre les sexes

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Femmes, hommes : les premières
Femmes, hommes : les premières "preuves irréfutables" d'une différence de fonctionnement cérébral entre les sexes

Africa-Press – Togo. Les cerveaux féminins et masculins ne fonctionnent pas tout à fait de la même manière, concluent de nouveaux travaux de l’université de Stanford publiés dans la revue PNAS. Grâce à un modèle d’intelligence artificielle (IA), les chercheurs ont réussi à prédire dans 90% des cas si le cerveau dont les images IRM montraient le fonctionnement appartenait à une femme ou un homme. Ces nouvelles découvertes pourraient mener à de meilleures prises en charge psychiatriques et psychologiques des patients en fonction de leur sexe.

“Notre étude fournit des preuves irréfutables de l’existence de différences sexuelles reproductibles et généralisables dans l’organisation fonctionnelle du cerveau humain”, affirme le professeur en psychiatrie et sciences du comportement Vinod Menon, qui a dirigé ces nouveaux travaux. Des résultats qu’il qualifie lui-même de “très surprenants” par leur solidité, tant les études menées jusqu’à présent avaient échoué à trouver des différences cérébrales sexuées fiables au-delà de quelques statistiques structurelles.

De précédents travaux avaient notamment trouvé plus de matière grise connectant les hémisphères entre eux dans les cerveaux féminins que masculins, qui en revanche étaient en moyenne plus gros et plus riches en matière blanche – le nombre de neurones.

Grâce à de larges banques de données rassemblant des milliers d’enregistrements cérébraux en IRM fonctionnelle (IRMf) – une méthode d’imagerie permettant de voir l’activation des zones du cerveau dans le temps -, des chercheurs avaient réussi à prédire le sexe d’un cerveau en fonctionnement avec 68 à 87% d’exactitude. Mais jusqu’à présent, aucune n’avait réussi à généraliser ces prédictions sur d’autres jeux de données par IRMf, sauf une étude de 2020 dont la fiabilité était alors tombée à 60%.

Des résultats qui soulevaient “des préoccupations concernant la reproductibilité et la généralisation des différences entre les sexes dans l’organisation fonctionnelle du cerveau humain”, remarquent les chercheurs de Stanford. D’autant que les régions spécifiques du cerveau permettant de faire la distinction n’étaient pas identifiées.

Trois réseaux et zones cérébrales permettent de distinguer les cerveaux féminins et masculins

Le nouveau modèle présenté par les scientifiques de l’équipe de Vinod Menon affiche un taux de fiabilité inégalé: il parvient à prédire dans 90% des cas si le cerveau observé dans l’enregistrement par IRMf appartient à une femme ou un homme, et ce même en l’utilisant sur des jeux de données différents de celui qui lui a permis de s’entraîner ! Ce dernier compte environ 1.000 enregistrements par IRMf d’adultes de 20 à 35 ans issus du Human Connectome Project.

Ce projet soutenu par les autorités de santé américaines a l’ambition d’identifier les processus de connectivité cérébrale à l’œuvre dans divers troubles et maladies telles que la dyslexie, l’autisme ou la schizophrénie. En se basant sur ce millier d’enregistrements, le modèle d’IA par deep-learning (apprentissage profond) développé tout spécialement par les chercheurs a identifié trois réseaux et zones cérébrales permettant de distinguer les cerveaux féminins et masculins: le striatum, le système limbique – plus précisément le cortex orbitofrontal – et le réseau du mode par défaut.

“Le striatum est important pour l’apprentissage des associations d’indices, la formation d’habitudes, l’apprentissage par renforcement et la sensibilité à la récompense”, expliquent les chercheurs. Le cortex orbitofrontal est quant à lui notamment impliqué dans “l’apprentissage et l’inversion des associations stimulus/renforcement, et dans la correction des réponses comportementales lorsqu’elles ne sont plus appropriées parce que les contingences de renforcement antérieures ont changé”, ajoutent-ils.

Enfin, le réseau du mode par défaut est activé lorsque l’esprit vagabonde, et est impliqué dans l’introspection et l’identité. “Collectivement, nos résultats suggèrent que les femmes et les hommes diffèrent dans la manière dont ils engagent des circuits fonctionnels dynamiques impliqués dans les processus mentaux internes et autoréférentiels, la sensibilité à la récompense, l’apprentissage par renforcement et les expériences subjectives de plaisir”, concluent les chercheurs.

Halte au déterminisme

Attention cependant, les scientifiques ne concluent à aucun déterminisme inné. “À ce stade, nous ne savons pas quelles sont les contributions différentielles des facteurs génétiques, épigénétiques et environnementaux”, précise Vinod Menon.

Plus précisément, les chercheurs ne savent pas si ces différences entre femmes et hommes sont innées, par exemple dues à des influx hormonaux ou des caractéristiques génétiques, ou si elles sont façonnées tout au long de la vie par les attentes genrées de la société. En outre, si le modèle parvient à détecter des schémas d’activation différents entre les sexes, “la signification comportementale” de ces caractéristiques cérébrales “n’est pas claire”, précisent les scientifiques.

Quoi qu’il en soit, ils espèrent que ces découvertes permettront de mieux comprendre, identifier et traiter les troubles et maladies psychiatriques et neurologiques dont la prévalence est nettement plus importante dans un sexe que dans un autre. “Le réseau du mode par défaut, le striatum et le système limbique sont également des lieux de dysfonctionnement dans les troubles psychiatriques dont les taux de prévalence sont biaisés entre hommes et femmes, notamment l’autisme, les troubles déficitaires de l’attention, la dépression, la toxicomanie, la schizophrénie et la maladie de Parkinson, qui ont tous des séquelles et des résultats sexospécifiques”, précisent les chercheurs.

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