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Neurosciences des systèmes > 10. Imagerie > Flashcards

10. Imagerie Flashcards

1
Q

Les différentes méthodes d’imagerie diffèrent sur pluseiurs critères (4)
Pcq ces outils diffèrent en termes de… (1)

A

Ces outils diffèrent selon plusieurs critères…

  • Anatomique vs. Fonctionnel
  • Non-invasif vs. invasif (TEP, iEEG…)
  • Résolution temporelle – de la ms à quelques sec
  • Résolution spatiale – de mm à des cm

Parce que ces outils diffèrent en termes de….
* La nature du signal cérébral qu’ils détectent

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Q

anatomique vs fonctionnel

A

Anatomie = MG et MB
Fonction = comment cerveau réagit, activation, quelles régions échangent de l’info durant la tâche

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3
Q

Les outils d’imagerie peuvent mesurer l’activité cérébrale en mesurant 2 phénomènes :
* les 2 phénomènes, ce qu’ils mesurent , mesure directe ou indirecte, et exemples de méthodes

A

Peut mesurer…
L’activité électrique des neurones
* Via les modifications électrophysiologiques
* Mesures directes de l’activité neuronale
* Ex. EEG, MEG, iEEG

La vascularisation cérébrale (flux sanguin)
* Via les modifications hémodynamiques et métaboliques (couplage neurovasculaire)
* Mesures indirectes de l’activité neuronale
* Ex. IRMf, TEP, NIRS

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4
Q
  • EEG
  • MEG
  • EEG intracrânien (iEEG)
  • IRM
  • IRMf
  • fNIRS
  • TEP
A
  • EEG : enregistrement direct de l’activité électrique du cerveau à la surface du cuir chevelu
  • MEG : enregistrement du champ magnétique induit par l’activité électrique du cerveau. Mais est still mesure directe
  • EEG intracrânien (iEEG) : enregistrement de l’activité électrique du cerveau à l’aide d’enregistrements invasifs (intracrâniens)
  • IRM : sur la base des propriétés magnétiques (protons d’hydrogène) des différents tissus biologiques. Produit une image
  • IRMf : mesure le signal BOLD (blood-oxygen-level-dependent) – contraste basé sur l’oxygénation du sang
  • fNIRS : mesure de l’oxygénation locale du cerveau selon la lumière dans la gamme du proche infrarouge (700- 900nm)
  • TEP : on injecte un isotope radioactif pour marquer un traceur caractéristique d’une fonction physiologique (ex. oxygène ou glucose). Les radio-isotopes émettent des positons qui entrent en collision avec des électrons. Ces collisions produisent des rayons gamma opposés qui sont captés par les détecteurs de coïncidence de la PET. Topographie par émission de positrons
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5
Q

3 contributions de l’imagerie cérébrale

A
  • Outils diagnostiques à haute performance - aide à dx AVC, lésions cérébrales, épilepsie, alzheimer, parkinson…
  • Avancées importantes en neurosciences fondamentales, cognitives et cliniques
  • Complémentarité avec les approches comportementales et lésionnelles
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6
Q

inventeur de l’EEG

A

Hans berger, 1924

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7
Q

Hans Berger

A

inventeur de l’EEG (non-invasif) en 1924

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8
Q

Hans Berger a découvert quoi

A

Les ondes cérébrales. ondes de Berger (8-13 Hz) et 14-30 Hz

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9
Q

Hans Berger a enregistré l’activité EEG dans différentes conditions

A

yeux fermés VS ouverts, éveil/sommeil, tâches mentales, sujets sains VS populations cliniques

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10
Q

MEG
* Premier enregistrement du signal magnétique cérébral
* SQUID
* Premier enregistrement MEG à l’aide d’un SQUID

A
  • 1968 - David Cohen réalise le premier enregistrement (bruité) du signal magnétique cérébral (rythme alpha)
  • 1970 - James Zimmermann invente le SQUID : technologie qui permet de mesurer changements très petits de champ magnétique grâce à la supraconductivité (phénomène physique opérant à T très basse)
  • 1972 - David Cohen effectue le premier enregistrement MEG (1 capteur) à l’aide d’un SQUID
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11
Q

qu’est-ce qu’il y a dans la machine MEG et pourquoi

A

Machine MEG est remplie d’hélium pour refroidir les capteurs pcq la supraconductivité nécessite une T très basse (4 K)
Hélium s’évapore donc doit être regénéré –> $$$

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12
Q
  • quelle est la base du signal EEG/MEG
  • et qu’est-ce qui est plus spécifiquement mesuré
A
  • La base du signal mesuré est l’activité électrique entre les neurones
  • Ce qui est mesuré précisément est la sommation temporelle et spatiale des potentiels post-synaptiques (PPS) des cellules pyramidales du cortex cérébral
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13
Q

En fonction du type de neurotansmetteur relaché par le neurone pré-synaptique, et les recepteurs sur le neurone post-synaptique, l’ouverture des canaux ioniques mènera à… (2 options)

A
  • Dépolarisation –> PPSE –> favorise un autre PA
  • Hyperpolarisation –> PPSI –> défavorise un autre PA
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14
Q

Qu’est-ce qui fait que l’EEG et la MEG captent les PPS et non les PA (2)?

A
  • le champ de potentiel généré par les PPS diminue moins rapidement avec la distance –> avantage pcq on mesure à partir du scalp
  • Les PPS ont une durée plus longue –> plus favorable à la synchronisation temporelle de l’activité d’un grand nombre de neurones, ce qui est plus facile à capter (vs neurones individuels). La sommation des PPS donne un signal assez fort pour être capté à la surface du scalp
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15
Q

pourquoi est-ce que c’est l’activité des cellules pyramidales spécifiquement qui est captée par l’EEG et la MEG

A

À cause de la configuration des cellules pyramidales :
Les dendrites des cellules pyramidales sont parallèles, donc leur amplitude s’aditionne à l’électrode. Addition spatiale
VS les cellules qui ont une configuration fermée on des dendrites orientées radialement (aléatoirement, dans toutes les directions) –> leur activité électrique résulante s’annule

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16
Q
  • voltage du signal EEG
  • produit par cb de neurones
A

signal EEG est d’environ 100 microV
produit par au moins un million de neurones

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17
Q

Source du signal en EEG VS MEG

A

La source du signal est la même en EEG VS MEG. L’activité électrique des neurones produit un champ magnétique (pcq électricité produit tjrs champ magnétique)
= Mesure directe de l’activité neuronale

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18
Q

L’EEG mesure-t-il l’activité électrique absolue?

A

NON
L’EEG mesure les différences de potentiels (différences de voltage) donc c’est une mesure relative.
On doit utiliser un point de référence (ex. nez, oreille) et mesurer la différence de potentiel entre l’électrode de référence et les électrodes du scalp

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19
Q

La MEG mesure quoi et comment

A
  • La MEG mesure le courant induit par les champs magnétiques neuronaux
  • Champ magnétique génère un courant dans la bobine de la machine. Ce courant informe sur l’amplitude du champ magnétique
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20
Q

dipôle

A

un diôle est une modélisation de l’activité cérébrale. Ça permet de quantifier une source

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21
Q

comment fonctionnaient les premiers EEG

A

Activité électrique faisait bouger des aiguilles qui traçaient le signal sur du papier

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22
Q

L’EEG peut comporter jusqu’à ____ capteurs

A

jusqu’à 256 capteurs EEG

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23
Q

Fréquence d’échantillonnage de l’EEG

A

Fréquence d’échantillonnage de l’EEG = plus de 1000 Hz (1000 échantillons/mesures par seconde)
Une mesure prend moins de 1 ms à prendre

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24
Q

Système international pour placer les électrodes EEG

A

Système 10-20

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25
Q

Pourquoi la MEG doit être dans une pièce très isolée?

A

pcq les champs magnétiques générés par l’activité cérébrale sont très très petits.
Donc chambre isolée pour pas d’autres objets autour (ex. voiture) qui génèrent un champ magnétique fassent trop de bruit/interférence dans le signal capté (VS si champ de l’activité neuronale était full grand, se distinguerait bien du reste dans le signal)

Ex. si yavait une machine IRM proche, ça ruinerait le signal mesuré pcq machine IRM génère un champ magnétique 1000000000 fois plus fort que le champ magnétique de l’activité neuronale. Pourrait pas avoir MEG et IRM dans la même pièce

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26
Q

La MEG génère-t-elle un champ magnétique

A

NON la MEG ne génère pas de champ magnétique, contrairement à l’IRM

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27
Q

premier magnétoencéphalogramme (MEG)

A

1972

28
Q

MEG VS EEG
* mesure quoi
* à quel point est affecté par les tissu cérébraux
* sources de quelles orientations
* sensibilité aux sources profondes
* $$$

A

EEG :
* Mesure le potentiel électrique
* Très affecté par les tissus cérébraux. Résistance des tissus altère le champ électrique
* Sensible à toutes les orientations
* Sensible aux sources profondes
* Moins cher

MEG :
* Mesure champ magnétique
* peu affecté par les tissus cérébraux. Champ magnétique passe mieux à travers les tissus que le champ électrique
* Sélectif pour les sources tangentielles. Capte pas les sources radiales
* peu sensible aux sources profondes
* $$$$

29
Q

Prétraitement des données (2)

A
  1. Nettoyage des artéfacts : corriger le signal bruité. Peut appliquer des algorithmes qui vont corriger signal (ex. respiration, clignement yeux)
  2. Retrait des artefacts : retirer les segments trop bruités (ex. mouvement)
30
Q

Dans le signal EEG/MEG, on peut choisir d’analyser 2 choses:

A
  1. L’activité évoquée (potentiels évoqués ou champs évoqués)
  2. La puissance spectrale/analyse fréquentielle - le spectre d’amplitudes en fonction de la fréquence
31
Q

Activités évoquées
* C’est quoi
* Procédure
* Améliore le ____
* Se base sur quelle hypothèse
* EEG VS MEG

A

Activités évoquées : moyennage synchronisé de signaux évoqués par l’apparition d’un stimulus.
* La tâche est répétée plusieurs dizaines/centaines de fois pour avoir plusieurs mesures de la réponse neuronale. Ensuite, on moyenne toutes les réponses. –> Élimine le bruit aléatoire et fait ressortir les caractéristiques du signal qui surviennent tjrs au même moment, dont la réponse neuronale associée à la tâche
* Améliore le rapport signal sur bruit
* Se base sur l’hypothèse que dans chaque essai, la réponse neuronale à la tâche est la même (amplitude et latence). Et ya du bruit aléatoire. Donc moyenner va annuler le bruit aléatoire, laissant juste ressortir les caractéristiques dans le signal qui surviennent toujours au même moment
* EEG - potentiels évoqués (PE)
* MEG - champs évoqués

32
Q

pourquoi est-ce qu’on répète les stimulations/tâches pluseiurs fois lors de l’enregistrement

A

pcq pour faire sortir les potentiels évoqués on doit moyenner plusieurs essais

33
Q

Réponses provoquées par une stimulation 2 propriétés:

A

amplitude (+ ou -) et latence (temps)
Ex. P300 = onde positive à 300 ms

34
Q

analyse de puissance spectrale (spectre de puissance, analyse fréquentielle)

A

graphique de l’amplitude des différentes fréquences dans le signal

35
Q

à quoi sert la transformation de Fourier

A

La transformation de Fourier peut être appliquée au signal pour générer le spectre de fréquences (analyse fréquentielle, analyse de puissance spectrale)

36
Q

On peut cartographier l’analyse spectrale avec une ____

A

représentation topographique

37
Q

carte temps-fréquence

A

Carte temps-fréquence : Décomposition du signal EEG/MEG à travers le temps et les fréquences
Combine l’info de l’activité évoquée et de l’analyse spectrale
Donne la puissance du signal en fonction du temps et de la fréquence

38
Q

activité induite

A

activité induite : actiivé neuronale associée à la tâche mais qui survient pas tjrs au même moment. ex. prise de décision d’appuyer ou non sur le bouton

39
Q

avantage des cartes temps-fréquence pour l’activié induite

A

si on prenait juste le signal brut, moyenner en alignant les signaux sur la tâche ferait annuler l’activité induite
Mais dans les cartes temps-fréquence, le signal est sous forme de puissance donc est juste positif, donc moyenner ne va pas annuler l’activité induite (vs le signal initial qui est positif et négatif)

40
Q

iEEG

A

EEG intracrânien

41
Q

2 types de iEEG et où sont placées les électrodes

A

iEEG
* ECoG : électrocorticographie. Électrodes restent à la surface du cortex
* SEEG : électrodes insérées en profondeur dans le cerveau via un petit trou

42
Q

ECoG VS SEEG - ce qu’ils permettent de mesurer

A

ECoG - grille de points sur surface du cortex
SEEG - plusieurs points dans les structures profondes

43
Q

Dans quels cas on fait iEEG?

A

iEEG se fait dans cas spécifiques, ex. épilepsie pharmaco-résistante pour identifier foyer épileptogène. On peut laisser les électrodes implantées durant plusieurs jours pour mesurer acitvité lors des crises. Peut aussi faire faire des tâches pour voir si interfère avec capacité de parler, marcher… Pour savoir si peut retirer cette partie du cerveau sans faire perdre capacités importantes

44
Q

où sont les électrodes dans le ECoG

A

électrides sur la surface du cortex

45
Q

dans quelles situations on fait du ECoG?

A

Evaluation pré-chirurgicale et exploration fonctionnelle chez des patients avec épilepsie pharmaco-résistante

46
Q

SEEG
* on se fie sur quoi pour placer les électrodes?
* permet de mesurer quel genre de structure?

A
  • pour placer les électrodes, on se fie sur un cadre stéréotaxique d’un scan IRM pour éviter les vaisseaux sanguins et les veines
  • électrodes SEEG permettent d’aller mesurer les structures profondes, ex. hippocampe
47
Q

Avantage du signal mesuré par SEEG p/r au ECoG

A

SEEG permet de mesurer signal dans les structures profondes VS ECoG mesure à la surface du cortex

48
Q

EEM/MEG de surface VS iEEG
* signal mesuré

A

mesurent le mm signal

49
Q

pourquoi utiliser la iEEG dans l’épilepsie

A

épilepsie pharmaco-résistante - pour localiser foyer épileptogène, pour chirurgie

50
Q

EEG VS iEEG - invasif ou non-invasif

A

EEG = non-invasif
iEEG = invasif

51
Q

EEG VS iEEG - enregistrement pour qui

A

EEG sur n’importe qui VS iEEG juste populations cliniques (ex. épilepsie pharmaco-résistante –> localiser foyer pour chirurgie)

52
Q

EEG ou iEEG a un meilleur rapport signal sur bruit?

A

iEEG a meilleur rapport signal sur bruit

53
Q

EEG ou iEEG permet de capturer plus hautes fréquences? Pourquoi?

A

iEEG permet de mesurer fréquences bcp plus hautes vu que meilleur rapport signal sur bruit
EEG capte jusqu’à 90 Hz

54
Q

EEG ou iEEG a couverture spatiale plus complète?

A

EEG couverture spatiale + complète (pcq d’électrodes tout le tour) VS iEEG capte signal régions circonscrites

55
Q

EEG ou iEEG a meilleure résolution spatiale? Pourquoi?

A

iEEG a meilleure résolution spatiale pcq on sait exactement l’électrode mesure signal de où

56
Q

EEG VS iEEG - artefacts

A

Artefacts EEG = mvt yeux, membres, etc. VS iEEG ya les pointes épileptiques (qui peuvent ne pas être pathologiques)

57
Q

EEG ou iEEG est meilleur pour analyser les réseaux? Pourquoi?

A

EEG meilleur pour analyser les réseaux pcq couverture spatiale + complète (pcq électrodes tout le tour), VS iEEG qui mesure région circonscrite

58
Q

EEG VS iEEG - placement des électrodes basé sur quoi?

A

EEG = électrodes placées selon système 10-20 (ou autre) VS iEEG implantations selon le cas du patient, ce qu’on cherche

59
Q

EEG ou iEEG est meilleur pour faire études de groupes?

A

EEG meilleur pour études de groupe pcq système de référence 10-20 (ou autre) VS iEEG emplacement hétérogène d’un participant à l’autre
Et iEEG c’est juste populations cliniques, pas de participants sains

60
Q

Ondes oscillatoires dans le signal représentent quoi

A

ondes oscillatoire représentent l’activité intrinséque du cerveau
Synchronisation rythmée de populations de neurones (PA synchronisés) –> ondes oscillatoires
N’est pas random, c’est pas du bruit, c’est pas des décharges aléatoires - c’est une activité coordonnée

61
Q

exemples de types d’ondes oscillatoires

A

alpha, beta, gamma…

62
Q

Les oscillations cérébrales sont des biomarqueurs pour étudier quoi

A

Les oscillations cérébrales sont des biomarqueurs pour l’étude de la pathophysiologie de plusieurs maladies du cerveau.
Plusieurs maladies se caractérisent par des altérations des oscillations cérébrales (durant tâche ou au repos) :
* Troubles psychiatriques (e.g. schizophrenie, dépression)
* Troubles neurodégénératives (e.g. Alzheimer’s, Parkinson, Démences, ) Déficits sensoriels (e.g. Amusie congénitale )
* Déficits d’attentions (e.g. TDAH)
* Epilepsie
* Autisme
* Etc…

63
Q

3 propriétés du signal oscillatoire

A

Fréquence
Amplitude
Phase (délai de phase = délai de temps)

64
Q

À quoi sert transformation de Fourier

A

Transformation de fourier permet de faire analyse spectrale
Décompose le signal temporel en ses différentes composantes oscillatoires, les différentes bandes de fréquences qui le composent –> courbe de l’amplitude en fct de la fréquence

Signal temporel est la somme des différentes composantes oscillatoires, bandes de fréquence qui le composent

65
Q
A

Neurosciences des systèmes (9 decks)

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