Comment l'IRM explore l'intérieur des fibres nerveuses express
L'eau à l'intérieur des fibres nerveuses ne se déplace pas comme dans un verre : elle heurte constamment les parois des axones (les longs prolongements des cellules nerveuses). Si l'on rend la pause entre les impulsions radio de l'IRM très courte, l'eau n'a pas le temps d'aller loin, et son déplacement reflète l'étroitesse de l'espace environnant.
Dans la nouvelle étude menée sur des personnes vivantes, on a comparé la mobilité de l'eau à travers les fibres lors d'un temps d'observation court et long. La différence s'est avérée particulièrement marquée dans le tractus corticospinal, la principale voie par laquelle le cerveau commande les muscles. C'est là que les axones sont les plus épais, et l'eau met plus de temps à voyager d'une paroi à l'autre.
Auparavant, une telle différence ne pouvait être observée que sur des échantillons de tissus au microscope. Désormais, l'IRM à gradients oscillants fait de même sans aucune incision. Cette méthode promet de devenir un outil pour suivre la destruction des axones dans la sclérose en plaques et d'autres maladies, bien avant l'apparition des symptômes.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2607.25749
Diffusion time-dependence, defined as variations in diffusivity and/or diffusional kurtosis with diffusion time, has emerged as a valuable non-invasive imaging marker for characterizing tissue microstructural features, such as cell size, density, packing disorder, and membrane permeability. In white matter, diffusion time-dependent changes between the short diffusion time and long diffusion time in radial diffusivity (RD), defined as the diffusivity perpendicular to fiber tracts, were demonstrated to correlate strongly with mean axon diameter in ex vivo spinal cord tissues, and to reveal demyelination in mouse corpus callosum. Despite their potential to non-invasively unveil neuronal microstructures to improve the assessment and targeted therapy of neurological diseases, these novel image contrasts obtained at short diffusion times using oscillating gradient spin echo (OGSE) have only recently become feasible for human in vivo studies with high-performance gradient MRI systems. In this preliminary study, we characterized time-dependent RD with OGSE encoding in the human brain in vivo. The change in radial diffusivity between short diffusion time and long diffusion time (delta_RD) consistently exhibited high values in the corticospinal tract, indicating high sensitivity of delta_RD to large axon diameter in human brains. Imaging at a high OGSE frequency of 100 Hz and a moderate b-value of 800 s/mm2 produced the highest delta_RD in the corticospinal tract. This study established a baseline for future investigations of neuronal microstructural alterations in neurological disorders and diseases.
Dans le tractus corticospinal, les axones peuvent atteindre un mètre de long : ce sont les cellules les plus longues du corps humain.
Dans « Matrix », on branchait le cerveau directement, mais même là, on ne savait pas mesurer l'épaisseur des axones sans ouvrir le crâne.