Cours 10: Connectivité et réseaux cérébraux Flashcards
Comment est orchestrée symphonie complexe des processus neuronaux?
Synchronie en symphonie (comme des musicens: la majorité du cerveau fonctionne en réseau distribué mais ca ne veut pas dire qu’il n’y a pas de régions qui jouent des rôles vraiment spécifiques)
Dans la symphonie complexe des processus neuronaux, qui serait l’orchestre?
Peut être que le thalamus organiserait la communication
Ou l’autre façon de voir les choses est qu’on aurait en fonction des besoins, de la tâche, différentes parties du cerveau qui se parlent et se synchronise pour bien la faire
Dans l’étude de Levitin DJ, Grafton ST “Measuring the representational space of music with fMRI: a case study with Sting.” où les participants écoutaient de la musique et les chercheurs mesurait le cerveau d’un musicien (tâche d’écoute), qu’est-ce qu’ils ont trouvé?
C’est pour montrer que c’est rare qu’on fait juste écouter, juste voir, etc.
Ça représente un réseau cérébral : un ensemble de régions cérébrales interconnectées qui s’active lorsqu’il y a de la musique
Nomme les 3 types de connectivité
Connectivité anatomique:
Liens structurels entre populations de neurones distinctes (lien physique, quantifiable)
Connectivité fonctionnelle:
Échange d’informations entre populations de neurones distinctes
Connectivité effective:
Influence causale d’une population de neurones sur
une autre
À quoi sert la connectivité fonctionnelle selon l’hypothèse physiologique?
Spécialisation fonctionnelle (Activité locale) -> Intégration à large-échelle
L’intégration de l’information dans le cerveau serait soutenue par la synchronisation des assemblées de neurones (a) localement et (b) à distance
->
Détection nécessite une haute précision temporelle
(de l’ordre de la milliseconde)
->
Enregistrements électrophysiologiques: EEG de scalp, EEG intracrânien & MEG
Comment la synchronie locale vs à distance peut être visible et différenciable avec des outils comme la MEG ou l’EEG?
Synchronie locale: Changement de la puissance oscillatoire (puissance spectrale)
Synchronie à distance: Changement du couplage oscillatoire entre Structures distinctes
Quel phénomène physiologique mesurer pour estimer
l’interaction entre populations de neurones ?
La synchronization neuronale est généralement ce qui nous interesse.
Au 17ème siècle, qui est le célèbre scientifique néerlandais qui a rapporté son observation de la synchronisation de deux horloges à pendule (1665)?
Au 17ème siècle, Christiaan Huygens a rapporté son observation de la synchronisation de deux horloges à pendule (1665)
Explique les 4 phases possible quant à la synchronie
- En phase: Les oscillations des deux horloges sont parfaitement alignées, elles ont le même mouvement en même temps à la même position avec le même rythme
- Antiphase: Les oscillations sont exactement opposées, au même rythme
- Synchronisation avec phase arbitraire : Les oscillations sont synchronisées, mais elles présentent un décalage constant dans le temps (elles ne sont ni totalement en phase ni totalement en opposition)
- Pas de synchronisation :
Les horloges oscillent de manière indépendante, sans aucune relation temporelle entre elles.
Qu’est-ce que l’étude de Hummel & Gerloff, Cereb Cortex 2005 “Larger Interregional Synchrony is Associated with Greater Behavioral Success in a Complex Sensory Integration Task in Humans” a montré par rapport à la synchronie?
l’importance de la synchronie inter-régionale dans le cerveau pour les performances comportementales dans des tâches complexes, en particulier dans une tâche visuo-tactile.
Notamment, une plus grande cohérence des oscillations alpha (7-13 Hz) entre régions cérébrales est associée à une meilleure performance dans une tâche visuo-tactile. (Cependant, il n’y a pas de différence notable dans la puissance locale des signaux.)
Cela démontre le rôle fonctionnel du couplage oscillatoire à longue distance dans le cerveau, où la synchronisation entre différentes régions est essentielle pour coordonner des processus complexes, tels que l’intégration des informations sensorielles (vision et toucher).
Nommes des mesures de couplage utilisées en EEG/MEG
Outils classiques: Corrélation, Cohérence & Synchronie de phase
Inférer la directionalité: Causalité de Granger, PDC, DTF, etc.
Gestion du problème de la conduction volumique): e.g. La cohérence imaginaire
D’autres approches: Mesures de graphes, etc
Qu’est-ce qu’une corrélation croisée comme mesure de couplage?
À quel domaine fait-elle partie?
Pour quel type d’analyse est-elle souvent le plus utilisée?
La corrélation évalue la relation temporelle entre deux séries de données
elle est la covariance des deux séries temporelles normalisée par le produit des écarts types des séries temporelles individuelles
Les résultats varient de -1 à +1
Comme mesure de couplage, elle permet de détecter si deux régions cérébrales évoluent en phase ou non. Elle évalue souvent la connectivité fonctionnelle, indiquant leur degré de coordination.
Qu’est-ce que la cohérence comme mesure de couplage?
À quel domaine fait-elle partie?
La cohérence est une mesure de la corrélation croisée dans le domaine de la fréquence (mesure de la synchronisation entre les signaux à travers la fréquence)
L’analyse de cohérence permet de mesurer la similarité ou la dépendance linéaire d’un signal par rapport à un autre.
C’est la mesure de cohérence la plus couramment utilisée et on l’appelle aussi la magnitude de la cohérence au carré (MSC). Car il s’agit du carré du spectre croisé des deux séries temporelles normalisé par le produit des spectres de puissance des séries temporelles individuelles.
Peut être calculé à différentes fréquences.
La cohérence varie de 0 à 1 : Une cohérence de 0 à une fréquence donnée signifie qu’il n’y a aucune similitude entre les signaux à cette fréquence. Une valeur de cohérence de 1 à une fréquence donnée signifie que le contenu spectral des signaux à cette fréquence est identique.
Même corrélation x-y que y-x donc la mesure de couplage est fonctionnelle.
Si la valeur absolue au carré du spectre croisé n’est pas prise en compte, Cxy (f) est appelé « Coherency ». Quelle est la différence?
coherence devient « coherency » avec une valeur complexe: deux composantes, réelles et imaginaires (amplitude et phase)
Si deux canaux sont couplés, ils ont plus de chances de présenter une différence de phase _________
Si deux canaux sont couplés, ils ont plus de chances de présenter une différence de phase constante
