Pourquoi certaines recherches sur les maladies mentales et le cerveau échouent : Shots

De nouvelles recherches révèlent que les études antérieures sur la maladie mentale utilisant des scintigraphies cérébrales peuvent être trop petites pour que les résultats soient fiables.

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De nouvelles recherches révèlent que les études antérieures sur la maladie mentale utilisant des scintigraphies cérébrales peuvent être trop petites pour que les résultats soient fiables.

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Les examens IRM ont permis aux chercheurs de scruter l’intérieur du cerveau humain. Et la technologie est excellente pour révéler les dommages causés par un accident vasculaire cérébral ou les zones qui s’illuminent lorsque nous voyons un visage.

Mais les études par scintigraphie cérébrale n’ont pas encore offert beaucoup d’informations sur les fondements de traits tels que l’intelligence ou les problèmes de santé mentale tels que l’anxiété et la dépression.

L’une des principales raisons est que ces études doivent inclure des analyses de milliers de cerveaux, au lieu des dizaines généralement utilisées, a rapporté une équipe dans le numéro du 16 mars de la revue. Nature.

“Vous avez besoin d’un très grand échantillon, et de plus gros échantillons sont meilleurs”, explique le Dr Nico Dosenbach, auteur de l’étude et professeur agrégé de neurologie à l’Université de Washington à St. Louis.

C’est une leçon que le domaine de la génétique a déjà apprise, déclare Paul Thompson, neuroscientifique à l’Université de Californie du Sud qui n’a pas participé à la recherche.

“Il y a vingt ans, on entendait que quelqu’un avait découvert un gène de la criminalité ou de la psychose ou un gène de l’autisme”, dit Thompson, “et puis un autre groupe ne trouverait pas la même chose, ou ils trouveraient un autre gène, et ils se gratteraient la tête.”

Les généticiens ont finalement résolu le problème en élargissant leurs études de dizaines ou de centaines de personnes à des millions, dit Thompson. Maintenant, les neuroscientifiques semblent être dans une position similaire, qui les obligera à reconsidérer les résultats de nombreuses petites études.

Une recherche éclairante d’intelligence

Le nouvel article sur les études sur les scanners cérébraux trouve ses racines dans un effort de 2018 pour comprendre comment les enfants développent des capacités cognitives, également appelées intelligence.

Une équipe comprenant Scott Marek, chercheur au laboratoire de Dosenbach à l’Université de Washington, prévoyait d’utiliser les données d’une étude fédérale qui scannait le cerveau de milliers d’adolescents.

“Ce que nous voulions faire, c’est simplement poser la question avec cet énorme échantillon : comment la capacité cognitive est-elle représentée dans le cerveau ?”

Des recherches antérieures avaient montré que l’intelligence est fortement liée à l’épaisseur de la couche la plus externe du cerveau et à la force des connexions entre certaines régions du cerveau.

L’équipe de Marek a donc analysé près de 1 000 scanners cérébraux de l’étude fédérale. Ensuite, ils ont vérifié leur travail à l’aide de 1 000 scans différents.

“Ce que nous avons remarqué, c’est que nous ne pouvions pas tout reproduire”, explique Marek. “Ça n’avait pas l’air génial.”

Une zone ou une connexion qui semblait importante dans un ensemble d’analyses peut sembler insignifiante dans l’autre. Ce n’est que lorsqu’ils ont augmenté la taille de l’échantillon à des milliers de cerveaux que les résultats sont devenus plus fiables.

L’équipe s’est demandé si c’était également le cas avec d’autres études qui ont recherché dans tout le cerveau les différences associées à des problèmes complexes comme l’anxiété, la dépression et le TDAH.

Ils ont donc obtenu des données d’analyse cérébrale d’environ 50 000 personnes, puis ont utilisé un ordinateur pour mener de nombreuses études simulées, à la fois petites et grandes. Une fois de plus, l’équipe a constaté qu’il fallait des milliers de scans pour obtenir des résultats fiables.

C’était troublant, car pendant des années, des échantillons beaucoup plus petits ont été utilisés pour produire un flux d’articles scientifiques sur la maladie mentale et les troubles du comportement.

Jusqu’à présent, cette recherche “ne s’est pas vraiment traduite en éléments tangibles pour les patients”, déclare Dosenbach, “et je pense que ces résultats nous donnent une idée de la raison”.

Les dangers des petits échantillons

Un problème avec les petites études est qu’elles ne peuvent trouver que des caractéristiques cérébrales qui produisent des effets relativement importants sur l’humeur, le comportement ou les capacités mentales. Dans la maladie d’Alzheimer, par exemple, il est facile de montrer que l’atrophie de l’hippocampe s’accompagne d’une perte dramatique de mémoire.

Les différences dans le cerveau associées à la maladie mentale ont tendance à être beaucoup moins évidentes et beaucoup plus controversées. Par exemple, certaines études ont montré que les personnes atteintes d’un trouble dépressif majeur ont moins d’activité dans le lobe frontal du cerveau. Mais la force de cette corrélation varie considérablement d’une étude à l’autre. Et il n’y a aucun moyen de regarder l’activité dans le lobe frontal d’une personne et de savoir comment cette personne se sent.

Un autre problème avec les petites études est ce qu’on appelle le biais de publication.

“Si plusieurs groupes font des recherches similaires en utilisant de petits échantillons, par hasard, l’un des groupes, ou plusieurs, obtiendra un résultat significatif”, explique Dosenbach. “Et c’est ce qui va être rapporté.”

Lorsqu’un nombre suffisant de ces études sont publiées, une découverte trompeuse peut devenir la sagesse conventionnelle. Mais cela ne signifie pas que les petites études sont nécessairement fausses.

“Même une petite étude pourrait être vraie.” il dit. “C’est juste que les chances que cela se produise sont beaucoup, beaucoup, beaucoup, beaucoup plus petites que pour une étude extrêmement vaste.”

Le public doit donc se méfier des gros titres qui extrapolent les résultats d’une petite étude IRM à la population générale.

Une étude aux « répliques »

De nombreux scientifiques du cerveau essaient encore de digérer la nouvelle selon laquelle les études sur le comportement humain pourraient nécessiter des milliers de scans.

“C’est un peu comme un tremblement de terre à Los Angeles”, déclare Thompson de l’UCLA. “Cela a envoyé quelques répliques à travers la communauté des neurosciences.”

Mais Thompson affirme que la solution est évidente et réalisable : combinez les analyses de nombreuses petites études dans une ou plusieurs grandes bases de données, puis vérifiez les résultats.

Le Consortium ENIGMA, que Thompson a aidé à créer, est un effort pour rendre cela facile. Le groupe maintient une base de données avec plus de 50 000 examens IRM. Et les scientifiques l’ont déjà utilisé pour identifier les différences cérébrales associées à la schizophrénie.

“Il y a d’énormes différences dans tout le cerveau dans la schizophrénie”, dit Thompson. “Les centres auditifs impliqués dans les hallucinations sont anormaux. Il y a des altérations dans les systèmes de mémoire, dans les systèmes de vision.”

Mais il faudra peut-être des études encore plus vastes pour trouver les zones cérébrales et les connexions associées aux maladies mentales comme la dépression et le trouble bipolaire, car les différences sont beaucoup plus subtiles.

Certaines de ces études sont déjà en cours.

L’étude des National Institutes of Health sur le développement du cerveau des adolescents, par exemple, a recruté plus de 11 000 jeunes et scanne périodiquement leur cerveau pour suivre les changements.

La grande taille de l’étude est, en partie, un effort pour résoudre les problèmes rencontrés dans les études plus petites, explique Terry Jernigan, spécialiste du cerveau à l’Université de Californie à San Diego et l’un des principaux chercheurs de l’étude.

Mais il ne suffit pas que les études sur les scanners cérébraux incluent des milliers de personnes – les études doivent également être plus diversifiées qu’elles ne l’ont généralement été, dit Jernigan.

“Vous voulez savoir dans quelle mesure vos observations sont généralisables à tous les groupes de notre société”, dit-elle.

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