Cours 1: Introduction Flashcards

1
Q

Que signifie la latéralisation des voies nerveuses dans les systèmes visuel et somesthésique ?

A

Les voies nerveuses de ces systèmes sont entièrement latéralisées, ce qui signifie que l’information perçue dans un hémichamp est projetée directement dans l’hémisphère cérébral controlatéral (gauche ou droit).

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Q

En quoi la latéralisation du système auditif diffère-t-elle de celle des systèmes visuel et somesthésique ?

A

Les voies auditives sont partiellement latéralisées, ce qui permet une stimulation préférentielle d’un hémisphère sans être complètement exclusive.

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3
Q

Qu’est-ce qui a été observée dans les études de reconnaissance de mots en champ divisé (un mot est présenté dans un hémichamp visuel) ? : Que montrent ces résultats ?

A

Lorsqu’un mot est présenté dans un hémichamp visuel, il est initialement traité par l’hémisphère controlatéral. Par la suite, les deux hémisphères peuvent échanger l’information, mais des différences de performance sont observées selon le côté de présentation.

Hémisphère gauche : Capable de reconnaître les mots écrits même avec un faible contraste.

Hémisphère droit : Nécessite un contraste maximal (noir sur blanc) pour obtenir des performances similaires.

Ils confirment la dominance de l’hémisphère gauche pour le traitement des mots écrits et du langage, tandis que l’hémisphère droit a une capacité limitée dans ce domaine.

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4
Q

Quelle proportion d’individus a une représentation du langage dans l’hémisphère gauche ?

A

Environ 90 % des personnes ont une représentation presque exclusive du langage dans l’hémisphère gauche.

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5
Q

V/F seulement l’hémisph`ere gauche peut traiter le langage

A

Faux: L’hémisphère droit peut traiter le langage, mais sa capacité est très réduite comparée à celle de l’hémisphère gauche.

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6
Q

Quelles sont les causes des altérations spontanées du système perceptif ?

A

Les altérations spontanées peuvent être causées par des maladies (ex. : dégénérescence maculaire) ou des lésions liées à des accidents vasculaires cérébraux, touchant les structures impliquées dans la perception.

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7
Q

Qu’est-ce que la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) ?

A

La TMS consiste à appliquer un champ magnétique puissant à la surface du cuir chevelu, provoquant une dépolarisation synchrone des neurones, ce qui altère temporairement leur fonctionnement.

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8
Q

Qu’est-ce que la dyslexie « lettre par lettre » et par quoi est-elle causée ?

A

C’est un trouble de lecture causé par une lésion du cortex occipital gauche, se manifestant par :

Une lecture très lente, avec reconnaissance des lettres une à la fois.

Des difficultés à se souvenir des mots lus en début de phrase.

Un déficit d’acheminement visuel vers l’aire visuelle de la forme des mots, située dans le gyrus fusiforme.

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9
Q

Quelle est la zone du cerveau critique impliquée dans la reconnaissance des mots écrits ?

A

L’aire visuelle de la forme des mots, située dans le gyrus fusiforme.

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10
Q

Quel est le principe de base de l’imagerie cérébrale fonctionnelle ?

A

enregistrer indirectement l’activité neuronale du cerveau en temps réelle afin d’étudier les liens entre certaines fonctions cognitives et des régions cérébrales spécifiques.

Elle permet d’inférer une relation entre les événements mentaux et l’activité cérébrale, en enregistrant de manière indirecte l’activité cérébrale liée aux fonctions perceptives et cognitives.

ex: on peut présumer que l’activité cérébrale est corrélée aux événements mentaux parce que chaque événement mental est associé à une activation spécifique des régions cérébrales, ce qui peut être mesuré et analysé à l’aide de l’imagerie fonctionnelle.

exemple d’imagerie fonctionnelle; EEG, MEG, SPIRS, IRMf

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11
Q

Comment l’activité cérébrale est-elle enregistrée et analysée à l’aide de techniques d’imagerie électromagnétique comme l’EEG et la MEG (type d’imagerie fonctionnelle)

A
  1. Enregistrement du signal électromagnétique
    Associe l’activité cérébrale à une condition expérimentale particulière (ex. : repos ou réalisation d’une tâche).
    Le signal capté est lié aux variations électromagnétiques produites par les neurones actifs.
  2. Traitement et modélisation du signal
    Le signal électromagnétique capté est traité pour construire une représentation 3D de la distribution spatiale de l’activité cérébrale.
    Cela repose sur des modèles mathématiques qui projettent les zones actives à la surface du cuir chevelu pour localiser les régions cérébrales impliquées.
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12
Q

Quelles sont les deux approches pour établir une relation entre l’activité cérébrale et les processus mentaux ?

A

Méthode soustractive : Compare l’activité cérébrale entre une condition d’activation et un niveau de base. Elle ne tient pas toujours compte des interactions complexes entre différents mécanismes cognitifs.

Méthode de régression : Analyse la corrélation entre les variations d’activité cérébrale et les exigences spécifiques de la tâche (ex. : niveau de difficulté).

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13
Q

Que mesure la technique des potentiels évoqués (ERP) et quelle est sa résolution temporelle et spatiale?

A

Les ERP mesurent les changements d’activité électrique liés à un événement spécifique. Ils offrent une excellente résolution temporelle (en millisecondes) mais une faible résolution spatiale, car ils ne permettent pas de localiser précisément l’activité cérébrale en profondeur.

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14
Q

Qu’est-ce que la magnétoencéphalographie (MEG) et quelles sont ses résolutions ?

A

La MEG capte les champs magnétiques générés par l’activité neuronale. Elle a une excellente résolution temporelle (en millisecondes) et une bonne résolution spatiale, meilleure que l’EEG, mais limitée pour les sources profondes.

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15
Q

Comment fonctionne l’imagerie optique (SPIR) et quelles sont ses résolutions ?

A

L’imagerie optique utilise des faisceaux proches de l’infrarouge pour mesurer la concentration d’oxygène dans le sang cérébral. Elle offre une bonne résolution temporelle (variable selon le mode d’utilisation) mais une résolution spatiale limitée, surtout en profondeur.

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16
Q

Comment fonctionne la résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et quelles sont ses résolutions ?

A

L’IRMf détecte les variations du flux sanguin (réponse BOLD) liées à l’activité cérébrale. Elle offre une très bonne résolution spatiale (1 à 2 mm près) mais une faible résolution temporelle, car la réponse hémodynamique est retardée de 7 à 10 secondes par rapport à l’événement cérébral.

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17
Q

À quoi sert la tomographie par émission de positrons (TEP) et quelles sont ses résolutions ?

A

La TEP mesure des paramètres métaboliques du cerveau, comme la consommation de glucose ou les concentrations de neurotransmetteurs. Elle a une résolution temporelle moyenne (de plusieurs dizaines de secondes) et une résolution spatiale modérée (environ 4 à 10 mm).

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18
Q

Quelle est la différence entre le SPECT et la TEP, et quelles sont leurs résolutions ?

A

Le SPECT est une technique similaire à la TEP, mais elle utilise un traceur moins coûteux. Elle a une résolution spatiale inférieure à la TEP (10 à 15 mm) et une résolution temporelle limitée, équivalente à celle de la TEP (plusieurs dizaines de secondes).

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19
Q

Quelles techniques peuvent mesurer des PE?

A

Électrocorticographie (ECoG) : Mesure invasive des PE directement sur la surface corticale.

Magnétoencéphalographie (MEG) : Capte les champs magnétiques générés par les courants intracellulaires associés aux PE, offrant une meilleure résolution spatiale que l’EEG.

IRM fonctionnelle (IRMf) : Peut détecter des changements liés aux PE, mais avec une faible résolution temporelle comparée à l’EEG ou la MEG.

Potentiels évoqués auditifs ou visuels en imagerie médicale (PE sensoriels) : Souvent utilisés en combinaison avec des mesures électrophysiologiques.

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20
Q

Qu’est-ce qu’un potentiel évoqué (PE) et quand apparaissent-ils?

A

C’est l’activation d’une région cérébrale particulière, associée à la production de potentiels d’action synchrones par les neurones de cette région.

A contrari, les neurones d’une région inactive produisent des potentiels d’action asynchrones qui ne résultent pas en PE

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21
Q

écrivez le processus d’activation cérébrale qui mènent aux potentiels évoqués.

A

Activation d’une région cérébrale : Les neurones produisent des potentiels d’action synchronisés, créant un courant intracellulaire primaire.

Diffusion du courant secondaire : Le courant intracellulaire se diffuse à l’extérieur des neurones, traversant les tissus (matière cérébrale, liquide céphalorachidien, boîte crânienne) jusqu’à la surface du cuir chevelu.

Capture par les électrodes : Des électrodes captent ce courant à la surface du cuir chevelu, générant les tracés de l’EEG.

Les PE sont obtenus par moyennage des signaux secondaires enregistrés lors de plusieurs essais synchronisés sur un stimulus ou une réponse. La moyenne permet de réduire le bruit de fond et de faire émerger les composantes stables associées aux potentiels évoqués.

22
Q

Quelle est la principale faiblesse de l’EEG?

A

Sa résolution spatiale est vraiment moins bonne que sa résolution temporelle parce qu’il mesure des courants secondaires et non primaires

ce courant se propage vers l’extérieur à travers les tissus (cortex, LCR, os du crâne) et est finalement capté par les électrodes EEG. Cette propagation altère la précision spatiale du signal capté, ce qui explique les limites de l’EEG pour localiser la source cérébrale. La distorsion spatiale liée à la diffusion du courant à travers les tissus rend difficile une localisation précise.

23
Q

Quelle est la différence entre un courant cellulaire primaire vs secondaire?

A

Courant primaire intracellulaire : Il représente l’activité réelle et synchronisée des neurones dans une région donnée. C’est ce courant primaire qui est la source initiale de l’activité électrique mesurée lors des potentiels évoqués. Mais ce courant ne peut pas être capté directement à la surface du cuir chevelu par EEG.

Courant secondaire extracellulaire :
C’est ce courant qui se propage vers l’extérieur à travers les tissus (cortex, LCR, os du crâne) et est finalement capté par les électrodes EEG. Cette propagation altère la précision spatiale du signal capté, ce qui explique les limites de l’EEG pour localiser la source cérébrale. La distorsion spatiale liée à la diffusion du courant à travers les tissus rend difficile une localisation précise.

24
Q

Quelle est la principale force des potentiels évoqués (PE) ?

A

Leur excellente résolution temporelle, permettant de mesurer avec précision la chronologie des événements cérébraux.

Que ce soit par MEG ou EEG, la transmission du courant électrique ou du champ magnétique (les deux sont indissociable) se fait à la vitesse de la lumière, assurant une grande précision temporelle.

25
Pourquoi la MEG a une meilleure résolution spatiale que l'EEG, alors que le magnétisme est en réponse au courant électrique (donc secondaire contrairement à l'EEG) et que l'activité est quand même mesurer en surface comme l'EEG?
La MEG mesure les champs magnétiques produits par les courants intracellulaires primaires (dendritiques). Les champs magnétiques ne sont pas affectés par la résistance des tissus traversés (ils passent à travers le crâne et les autres couches sans se déformer), ce qui permet une localisation plus précise. ATTENTION: Le champ magnétique est donc primaire par sa source intracellulaire, mais sa mesure par la MEG est une mesure dérivée (secondaire) par rapport au courant électrique qui l’a généré. MEG : Les champs magnétiques sont plus focalisés que les champs électriques qui se déploient plus largements, et suivent un trajet parallèle aux courants électriques intracellulaires. Cette focalisation réduit le risque de mélange des signaux provenant de plusieurs régions cérébrales. À noter que la MEG : Meilleure pour les sources corticales superficielles (comme dans les sillons du cortex), mais moins efficace pour les sources profondes.
26
Comment les composantes des potentiels évoqués sont-elles décrites ?
Leur polarité : Positive (P) ou négative (N). Leur ordre d’apparition : P1, N1, P2, etc. Leur latence : Temps écoulé entre le stimulus et l’apparition de la composante.
27
À quoi est associée la composante P300
processus perceptifs spécifiques. L’attention et le traitement cognitif d’un stimulus pertinent. La détection d’une cible dans une séquence de stimuli (ex. : reconnaître une lettre spécifique dans une série aléatoire). Exemple typique : Dans une tâche de type "Oddball" (reconnaître un stimulus rare parmi une série de stimuli fréquents), la P300 est plus forte après le stimulus rare.
28
À quoi est associée la composante N400
composante négative apparaissant autour de 400 millisecondes après un stimulus, principalement liée au traitement sémantique. Associée à : La détection d’incongruité sémantique dans une phrase ou un contexte. Le traitement du sens des mots et des concepts. Exemple typique : Si on lit « Le chat a mangé un… cactus », une N400 forte sera enregistrée, car "cactus" est sémantiquement inattendu dans ce contexte.
29
Quel est le principe du champ magnétique associé à un courant électrique ?
Tout courant électrique génère un champ magnétique autour de lui, selon la règle de la main droite : Si le pouce pointe dans la direction du courant, les doigts montrent la direction du champ magnétique.
30
Quelle est la principale limite de la MEG ?
La résolution spatiale reste limitée pour les sources profondes.
31
Quels dispositifs sont utilisés pour capter les champs magnétiques en MEG ?
Les magnétomètres, constitués de bobines de fil, détectent les champs magnétiques en générant un courant électrique en réponse à ces champs. Les champs magnétiques mesurés sont très faibles : Ils sont bien plus faibles que le champ magnétique terrestre ambiants. Il y a donc une nécessité de ces capteurs hypersensibles et d’un environnement isolé des interférences magnétiques externes. Ils sont refroidis à des températures extrêmement basses avec de l’hélium liquide pour entrer en supraconductivité, ce qui réduit leur résistance électrique et augmente leur sensibilité.
32
Quel est l’avantage principal de la combinaison des images fonctionnelles et anatomiques ?
Images fonctionnelles : Localisent la source du signal dans la boîte crânienne. Images anatomiques : Permettent de situer précisément ce signal dans le contexte des structures cérébrales. Superposition : Identifie précisément quelle région cérébrale est activée. Elle permet de relier l’activité cérébrale à une région spécifique du cerveau, facilitant l’interprétation des données.
33
Quel est le principe de l’IRMf ?
L’IRMf mesure indirectement l’activité cérébrale en captant les variations de l’oxygénation sanguine, grâce à un signal appelé BOLD (Blood Oxygen Level Dependent). L’IRMf utilise des champs magnétiques puissants capables de manipuler les atomes d’hydrogène dans le cerveau. Ces champs permettent de distinguer les variations locales de concentration d’hémoglobine (flux sanguin) 7 à 10 secondes après l’activation neuronale. fournit des images précises des variations régionales de métabolisme cérébral, permettant d’identifier les régions activées lors de tâches spécifiques.
34
Quelle est la différence entre l’hémoglobine oxygénée et désoxygénée ?
L’hémoglobine oxygénée (HbO₂) → Elle transporte l’oxygène depuis les poumons jusqu’aux organes et tissus (comme le cerveau). L’hémoglobine désoxygénée (Hb) → Quand l’oxygène est libéré dans les cellules (qui en ont besoin pour produire de l’énergie), l’hémoglobine devient désoxygénée et retourne vers les poumons pour récupérer de l’oxygène. Quand une région du cerveau s’active, elle consomme plus d’oxygène, ce qui change le ratio entre hémoglobine oxygénée et désoxygénée, et l’IRMf capte ces variations pour localiser l’activité cérébrale.
35
Que se passe-t-il lors de l’activation d’une région cérébrale mesurée par IRMf
Phase initiale (0-2 sec) : Consommation d’oxygène, augmentation de l’hémoglobine désoxygénée. Réponse vasculaire compensatoire (2-8 sec) : Apport accru de sang oxygéné, sur-approvisionnement pour compenser la consommation initiale. L’IRMf mesure une réponse hémodynamique (flux sanguin), qui survient 7 à 10 secondes après l’activation neuronale. Elle reflète donc des événements passés liés à l’activité cérébrale.
36
Pourquoi l’IRMf a-t-elle un avantage sur la MEG pour la localisation spatiale ?
L’IRMf offre une résolution spatiale supérieure, particulièrement avec les appareils modernes (jusqu’à 7 Tesla). Elle permet d’observer des structures fines, comme les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire.
37
Pour la détection crises d’épilepsie non invasive, quelle méthode est plus adaptée?
La MEG est particulièrement utile pour localiser les zones du cortex impliquées dans des événements transitoires (ex. : décharges épileptiques), ce que l’IRMf ne peut pas faire. Localisation des sources d’épilepsie en vue d’interventions chirurgicales.
38
Quelle est la différence entre les images anatomiques et fonctionnelles ?
Images anatomiques : Montrent la structure du cerveau. Images fonctionnelles : Indiquent les zones d’activation, superposées aux images anatomiques pour localiser les régions activées.
39
Quel est le principe de la TEP (Tomographie par Émission de Positrons) (plus précisément, quel signal est mesuré et comment)
La TEP (Tomographie par Émission de Positrons) utilise un isotope radioactif injecté dans le corps. Cet isotope libère des positrons (l’équivalent positif des électrons). Un positron est une antiparticule : lorsqu’il rencontre un électron, les deux s’annihilent. Cette annihilation détruit les deux particules et convertit leur énergie en deux photons gamma, qui sont émis en directions opposées (180°). Les détecteurs de la TEP captent ces photons gamma et analysent leur temps d’arrivée pour identifier où ils ont été produits, ce qui permet de reconstruire une image fonctionnelle du cerveau.
40
Comment la TEP reconstruit-elle l’image cérébrale ?
Les détecteurs captent les photons gamma et mesurent leur trajectoire et le moment précis de leur arrivée. Le capteur PET (détecteurs de scintillation) a pour fonction de détecter ces photons. Leur vitesse étant connue, il est possible d’en déterminer la localisation d’origine. Un logiciel calcule l’emplacement exact des émissions pour reconstruire une image fonctionnelle du cerveau.
41
Quelles sont les principales applications de la TEP ?
Étude des métabolismes cérébraux : Consommation de glucose, distribution de neurotransmetteurs. Diagnostic de maladies neurodégénératives ou troubles neurologiques.
42
Quelles sont les limites et avantages de la TEP ?
Limite spatiale : Résolution spatiale moyenne, mais suffisante pour ses applications. Reconstruction moins complexe que des techniques comme la MEG. Complémentarité avec l’IRMf, idéale pour des mesures métaboliques précises
43
Quelles molécules du corps peuvent être marquées par des isotopes radioactifs en TEP ?
Glucose : Évaluation de la consommation locale de glucose pour analyser le métabolisme cérébral. Analogues de neurotransmetteurs : Imagerie de la distribution des neurotransmetteurs dans le cerveau. ( la TEP est la meilleure technique disponible pour l’imagerie de la distribution des neurotransmetteurs et de la consommation de glucose) Récepteurs neuronaux : Permet d’imager des structures spécifiques comme des récepteurs neuronaux.
44
Quels sont les principaux inconvénients de la TEP ?
Substances radioactives : Nécessitent des équipements spécialisés (cyclotron) et présentent des risques d’exposition aux radiations (risques liés à l’exposition aux radiations associées aux isotopes radioactifs) Résolution temporelle limitée : Nécessite 1 à 2 minutes d’enregistrement pour obtenir une image fonctionnelle, insuffisant pour capturer des événements rapides. Résolution spatiale moyenne : La distance entre le point d’émission du positron et l’annihilation introduit une marge d’erreur dans la localisation.
45
Comment la TEP se compare-t-elle à l’IRMf pour ses applications?
Avantage de la TEP : Meilleure technique pour l’imagerie des neurotransmetteurs et du métabolisme du glucose. Avantage de l’IRMf : Supérieure pour l’imagerie de l’oxygénation sanguine grâce à une meilleure résolution temporelle et l’absence d’exposition radioactive.
46
Quel est le principe de la SPIR ?
La SPIR mesure la concentration locale d’oxygène sanguin cérébral en projetant de la lumière proche de l’infrarouge (650-950 nm) sur la surface du cuir chevelu. La lumière réfléchie est analysée pour déterminer les concentrations d’oxyhémoglobine (HbO₂) et de désoxyhémoglobine (HbR). La lumière est partiellement absorbée par l’oxyhémoglobine et la désoxyhémoglobine. Les différences dans les spectres d’absorption à 690 nm et 830 nm permettent de les distinguer. Des capteurs mesurent la lumière réfléchie après son interaction avec les tissus cérébraux. Ces données sont utilisées pour inférer la concentration d’oxygène sanguin dans les régions sous les capteurs. Ces applications restent expérimentales et nécessitent davantage d’études pour validation.
47
Quels sont les avantages de la SPIR ?
Portabilité et coût réduit : Contrairement à l’IRMf, la SPIR est facilement transportable et accessible. Confort des participants : Pas de bruit, pas de confinement dans un tube étroit, donc moins stressant.
48
Quelles sont les limites de la SPIR ?
Profondeur limitée : La lumière infrarouge ne pénètre qu’à quelques centimètres sous la surface, ce qui exclut les structures cérébrales profondes. Résolution spatiale modérée : Inférieure à celle de l’IRMf. Applications limitées : Utilisée surtout pour des mesures localisées d’oxygénation sanguine.
49
Explique le point commun et la différence entre la SPIR et l’IRMf ?
Les deux mesurent l’oxygénation sanguine cérébrale, donc ils ont la même résolution temporelle (ésolution temporelle: délai de 7 à 10 secondes lié à la réponse hémodynamique) mais : SPIR : Plus portable, accessible, et moins intrusive. IRMf : Supérieure pour des analyses à grande échelle et des mesures plus profondes avec une meilleure résolution spatiale.
50
Quels autres chromophores (absorbants d’énergie lumineuse) la SPIR peut-elle mesurer en dehors de l’oxyhémoglobine et de la désoxyhémoglobine ?
Cytochrome oxydase : Marqueur du métabolisme neuronal, dont la concentration augmente rapidement lorsque les neurones sont actifs.
51
Pourquoi la SPIR est une avancée prometteuse ?
la SPIR pourrait offrir une résolution temporelle bien supérieure grâce à des applications spécifiques : Mesure de la cytochrome oxydase : La cytochrome oxydase est une enzyme impliquée dans le métabolisme neuronal, dont la concentration augmente rapidement lorsque les neurones sont actifs. En mesurant cette enzyme, la SPIR pourrait capter des changements presque instantanés liés à l’activité neuronale, améliorant ainsi la résolution temporelle. Détection des variations de volume neuronal : Lorsqu’un neurone produit un potentiel d’action, son volume augmente brièvement. La SPIR pourrait être utilisée pour détecter ces variations de volume cellulaires, ce qui offrirait une résolution temporelle de l’ordre de 50 à 200 millisecondes. Cela représente une avancée majeure par rapport aux techniques basées sur la réponse hémodynamique. Intérêt de ces avancées : Ces capacités émergentes font de la SPIR une technique prometteuse pour explorer des phénomènes rapides comme : Les potentiels d’action neuronaux. Les changements métaboliques locaux à haute fréquence. Cependant, ces applications restent expérimentales, et leur validation nécessite des études supplémentaires.
52
Comment la SPIRS se compare à l'EEG/MEG
SPIR vs MEG/EEG : Résolution temporelle inférieure, mais pourrait combler le fossé entre les techniques hémodynamiques (IRMf) et électromagnétiques (MEG/EEG).