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Cours 10 : Imagerie cérébrale Flashcards

caliss que je suis tanné du cours pour de vrai

1
Q

Comment sont générés les signaux EEG ?

A

Par les potentiels post-synaptiques (PPS) des cellules pyramidales synchronisées dans le cortex.

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Q

Qu’est-ce qui différencie l’EEG intracrânien de l’EEG de surface ?

A

L’EEG intracrânien a une meilleure résolution spatiale, moins de bruit, et peut détecter des fréquences plus élevées (jusqu’à 200 Hz).

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3
Q

Quelle est l’application principale de l’EEG intracrânien ?

A

Localisation des foyers épileptogènes et cartographie fonctionnelle pré-chirurgicale.

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4
Q

Qu’est-ce que le rythme alpha et dans quelles conditions se manifeste-t-il ?

A

Une oscillation de 8-13 Hz souvent visible lorsque les yeux sont fermés ou en relaxation.

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5
Q

Quels outils permettent une mesure indirecte de l’activité neuronale ?

A

IRMf, TEP et NIRS, basés sur des modifications hémodynamiques.

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6
Q

Quelle est l’origine neurophysiologique des oscillations cérébrales ?

A

La synchronisation des décharges neuronales dans une population de neurones.

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7
Q

Quels outils de neuroimagerie sont non-invasifs ?

A

EEG, MEG, IRMf, et NIRS.

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8
Q

Quels troubles neuropsychiatriques peuvent être étudiés grâce aux oscillations cérébrales ?

A

Schizophrénie, dépression, trouble bipolaire, autisme et TDAH.

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9
Q

Quels sont les avantages de la MEG par rapport à l’EEG ?

A

Moins affectée par les tissus cérébraux et plus précise pour les sources tangentielles.

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10
Q

Comment fonctionne la TEP ?

A

Elle utilise des traceurs radioactifs pour mesurer des fonctions physiologiques comme le métabolisme.

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11
Q

Quelle est la fréquence des rythmes beta et leur rôle ?

A

15-30 Hz, associés à la vigilance et aux activités cognitives.

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12
Q

Qu’est-ce que l’IRM structurelle mesure ?

A

Les propriétés magnétiques des tissus pour créer des images anatomiques détaillées.

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13
Q

Quels sont les principaux artefacts en EEG intracrânien ?

A

Présence de pointes épileptiques et artefacts liés à l’implantation des électrodes.

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14
Q

Quels critères déterminent le choix d’un outil de neuroimagerie ?

A

Résolution spatiale, résolution temporelle, invasivité, et nature du signal détecté.

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15
Q

Qu’est-ce que l’analyse spectrale en EEG/MEG ?

A

L’étude des fréquences dans les signaux enregistrés pour identifier les oscillations.

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16
Q

Pourquoi les PPS sont-ils plus détectables que les PA en EEG/MEG ?

A

Les PPS ont une durée plus longue et diminuent moins rapidement avec la distance.

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17
Q

Qu’est-ce que la connectivité fonctionnelle ?

A

Interaction entre régions cérébrales sans nécessiter de connexions anatomiques directes.

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18
Q

Quels sont les types de signal analysés en EEG/MEG ?

A

Activité évoquée et activité induite.

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19
Q

Comment la MEG mesure-t-elle les champs magnétiques ?

A

L’activité électrique dégage un champ magnétique qui est mesuré par la MEG.

La technologie SQUID en utilisant la supraconductivité permet de mesurer de petits champs magnétiques et ainsi permet d’avoir des lectures non-bruitées.

Cette technologie fonctionne seulement s’il fait très froid, expliquant l’utilisation de l’hélium

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20
Q

Quels sont les paramètres clés d’une oscillation cérébrale ?

A

Amplitude, fréquence, et phase.

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21
Q

Qu’est-ce qu’un dipôle radial en MEG ?

A

Un dipôle orienté perpendiculairement à la surface du cerveau, pas vraiment détecté par la MEG.

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22
Q

Quel est le rôle des rythmes gamma (30-90 Hz) ?

A

Associés à l’intégration sensorielle et aux processus cognitifs complexes.

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23
Q

Quels sont les avantages de l’IRMf par rapport à l’EEG ?

A

Haute résolution spatiale, mais résolution temporelle moindre.

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24
Q

Quelle est l’utilité des rythmes theta (4-7 Hz) ?

A

Impliqués dans la navigation spatiale et la mémoire.

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25
Q

Quels signaux EEG sont influencés par l’état de vigilance ?

A

Ondes alpha en relaxation, beta en activité mentale, et delta pendant le sommeil profond.

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26
Q

Pourquoi les cellules pyramidales sont-elles cruciales pour l’EEG/MEG ?

A

Leur organisation parallèle favorise la sommation des courants électriques.

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27
Q

Qu’est-ce que la NIRS mesure ?

A

Les niveaux d’oxygénation du sang à l’aide de la lumière proche infrarouge.

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28
Q

Quelle est la différence entre activité évoquée et activité induite ?

A

L’activité évoquée est synchronisée avec un stimulus, l’activité induite est spontanée.

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29
Q

Quels troubles sont associés à des anomalies des rythmes alpha ?

A

Dépression, troubles anxieux, et TDAH.

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30
Q

Quels rythmes cérébraux augmentent pendant les tâches visuelles ?

A

Les oscillations gamma.

31
Q

Quels rythmes sont particulièrement altérés dans la schizophrénie ?

A

Les oscillations gamma et beta.

32
Q

Qu’est-ce qu’une analyse temps-fréquence ?

A

Décomposition d’un signal EEG/MEG à travers le temps et les fréquences.

33
Q

Qu’est-ce qu’une carte topographique en EEG ?

A

Représentation spatiale des variations d’amplitude des oscillations à travers les électrodes.

34
Q

Qu’est-ce que la synchronie locale ?

A

La coordination temporelle de neurones dans une région cérébrale spécifique.

35
Q

Qu’est-ce que l’intégration à grande échelle ?

A

La synchronisation entre différentes régions cérébrales à distance.

36
Q

Quels outils sont souvent combinés pour l’analyse multimodale en neurosciences ?

A

EEG, MEG, et IRMf sont souvent combinés pour une résolution spatio-temporelle optimale.

37
Q

Quelles oscillations sont amplifiées pendant une tâche d’attention soutenue ?

A

Les oscillations gamma (30-90 Hz) augmentent pour coordonner les activités neuronales.

38
Q

Quelle méthode analyse les relations de phase entre oscillations ?

A

L’analyse de cohérence de phase examine la synchronisation entre régions cérébrales.

39
Q

Quels signaux sont caractéristiques de l’épilepsie en EEG ?

A

Pointes et décharges paroxystiques souvent associées à des foyers épileptogènes.

40
Q

Pourquoi les oscillations lentes sont-elles cruciales pendant le sommeil profond ?

A

Elles favorisent la plasticité synaptique et la consolidation de la mémoire.

41
Q

V/F il y a une technique de neuroimagerie qui sera parfaite à chaque situation

A

Faux

Il y en aura toujours une meilleure, mais jamais parfait. Exemple, enregistrement unitaire à la meilleure resolution spatiale et temporelle, mais c’est unitaire donc très précis. On peut pas étudier de grands réseaux

42
Q

Qu’est-ce qui est mesurer dans les techniques de neuroimagerie

A

Activité électrique des neurones
o Modifications électrophysiologiques
o Mesure directe de l’activité neuronale
o Ex. EEG, MEG & EEG intracranien

Activité vasculaire cérébrale (flux sanguin)
o Modifications hémodynamiques et métaboliques (couplage neurovasculaire).
o Mesures indirectes de l’activité neuronale
o Ex. IRMf, TEP & NIRS

43
Q

Décrit le fonctionnement général des méthodes d’imagerie Cérébrale

EEG
TEP
MEG
NIRS
IRM

A

EEG
o Enregistrement direct de l’activité électrique du cerveau à la surface du cuir chevelu.
o Intracrânien : Enregistrement de l’activité électrique du cerveau à l’aide d’enregistrements invasifs (intracrâniens)

TEP
o Un traceur caractéristique d’une fonction physiologique (ex. oxygène ou glucose) est marqué par un isotope radioactif. Après injection, 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.

MEG
o Enregistrement du champ magnétique induit par l’activité électrique du cerveau.
o Ceci est considérer comme une mesure directe, car électricité et magnétisme sont 2 facettes de la même chose, l’électromagnétisme

NIRS
o La fNIRS mesure de l’oxygénation locale du cerveau informée par la lumière dans la gamme du proche infrarouge (700- 900nm).

MRI
o L’IRM produit une image sur bases des propriétés magnétiques (protons d’hydrogène) des différents tissus biologiques.
o IRM fonctionnelle mesure sur le signal BOLD (blood-oxygen-level-dependent): contraste basé sur l’oxygénation du sang

44
Q

La MEG du future ressemble à quoi

A

Technologie sans supraconductivité, mais plutôt avec OPM  magnétomètre a pompage optique

Plus facile de faire des études avec enfants

Signal moins bruité

Moins cher

Pénurie d’hélium possible avec le système original

Expérience qui reflète la vie de tous les jours

Hyperscanning : scan deux personnes en même temps

45
Q

Pourquoi mesurons nous les potentiels post-synaptiques et pas les potentiel d’action

A

PA :
* Diminution très rapide du champ de potentiel généré par PA avec distance
* Durée PA trop brève (<5 ms)

Potentiel Postsynaptique (PPS)
* Diminution moins rapide du champ de potentiel généré par PPS avec distance
* Durée + longue (qq 10aines msec)
* Plus favorable à la synchronisation temporelle de l’activité d’un grand nombre de neurones nécessaire à une visualisation en EEG ou MEG
* Avantage par rapport à la distance de conduction entre sources et surface du scalp

46
Q

Pourquoi on utilise les cellules pyramidales pour mesurer l’activité électrique?

A

Les cellules pyramidales sont organisées de manière parallèle par rapport aux autres. Ceci fait en sorte que la sommation est possible. Ceci ce nomme la configuration ouverte.

Quand les cellules ne sont pas organisés de manière temporelle, c’est comme si ca s’entre-mêlait. Les sommations dans ce cas s’annulent. Ceci se nomme la configuration fermée.

47
Q

V/F Nous n’avons pas besoin d’une électrode de référence en EEG

A

Faux

48
Q

Une mesure de 1000HZ correspond à combien de mesure par seconde?

A

1000

49
Q

L’EEG utilise un système de placement pour les électrodes, lequel est-il?

A

systeme 10-20-20

Partant de l’avant : 10%, après 20%, apres 20%

Partant de l’arrière: 10%, après 20%, apres 20%

50
Q

Pourquoi la MEG est dans une chambre blindé?

A

Pour bloqué les interférences magnétiques

51
Q

Donne moi l’ordre de grandeur des champs magnétiques des choses suivantes :

Irm
coeur
MEG
champ terrestre
bruit urbain

A

IRM : 1 000 000 000 000 000

Champ terrestre : 10 000 000 000

Bruit urbain : 1 000 000 000

coeur : 1 000 000

MEG : 1000

52
Q

Différences entre MEG et EEG

A

EEG
- Mesure le potentiel électrique
- Réponse dipolaire parallèle à la direction du dipôle
- Réponse diffuse
- Très affectée par les tissus
- Sensible à toutes orientations
- Sensible aux sources profondes
- Appareillage moins cher

MEG
- Mesure le champ magnétique
- Réponse dipolaire perpendiculaire à la direction du dipôle
- Réponse focale
- Peu affectée par tissus cérébraux
- Sélectif pour sources tangentielles
- Peu sensible aux sources profondes
- Appareillage coûteux

53
Q

De manière physique, quelle est l’avantage de mesurer un champs magnétique plutot qu’électrique

A

Un champ électrique se fait entraver par le tissu cérébral alors que le champ magnétique ne se fait pas déranger par ces tissus (différence de conductivité)

54
Q

Qu’est-ce qu’un potentiel évoqué?

A

exemple :

 Temps 0 : quand on présente d’animal
 On moyenne les 500 essais ensembles
 Stimuli étant la présentation d’un animal
 1 seul essai est très bruité donc on moyenne les différents essais pour enlever la variabilité
* On peut le faire sur plusieurs essais ou plusieurs électrodes/capteurs
 Tout ce qui est variable à travers les différentes présentations disparait avec le processus de moyennage
 Plus on moyenne, plus on voit un pattern sortir, car la variabilité des signaux disparait et on peut identifier une source de dipôle

55
Q

2 propriétés d’un potentiel évoqué?

A

2 propriétés: latence et amplitude

56
Q

Nomenclature des potentiels évoqués

A

Nxxx : onde EEG négative pointant à xxx ms

Pxxx : onde EEG positive

Mxxx : onde MEG … pointant à xxx ms

57
Q

Il y a 3 manières de mesurer nos signaux, lesquels?

A

On peut analyser à travers le temps (Potentiel évoqué) ou à travers les fréquences (alpha, thêta) ou la combinaison des deux

58
Q

Quelle est la différence entre l’activité évoqué et induite?

A

Évoquée : bien à quantifier quand on mesure la même chose au même moment tout le temps

Induite : de plus haut niveau, les réponses sont décalées dans le temps

59
Q

Pourquoi les potentiels évoqués ne fonctionne pas avec l’activité induite

A

L’activité induite n’est pas toujours au même moment à chaque essai, quand on fait la moyenne avec le potentiel évoqué, si pas assez d’activité induite alligner au même moment, on perd l’activité dans le moyennage

60
Q

Quelle est l’utilité d’utiliser les cartes en fréquences?

A

Carte en fréquence sont calculés d’essai en essai et ensuite on les moyenne
 La moyenne des cartes en fréquence ne s’annule pas parce qu’elles représentent des valeurs de puissance (amplitude au carré), qui sont toujours positives

61
Q

Est-il possible d’induire une activité dans un tâche de recherche visuelle?

A

Oui
étude quand on dit qu’il y a un chien dans l’image
On voit une activation GAMMA induite quand on donne l’indice

62
Q

Ou dans la tête met-on l’électrode de :

EEG
ECoG
Enregistrement unitaire

A

EEG : sur le scalp
ECOG : Dure-mère et arachnoide
Unitaire: Cortex

63
Q

Différence entre:
ECoG
Stereo-electroencephalographie (SEEG)

A

ECoG : Technique invasive qui consiste à placer des électrodes directement sur la surface du cortex cérébral (à l’intérieur de la boîte crânienne, mais à la surface du cerveau). Utilisation d’une grille d’électrode

SEEG : Technique invasive qui consiste à implanter des électrodes directement dans le cerveau via des forages dans le crâne.

64
Q

Contexte des enregistrements intracrâniens

A

C’est uniquement dans un contexte clinique

Épilepsies pharmaco-résistantes

Évaluation pré-chirurgicale
 Localiser le foyer épileptogène (origine des crises d’épilepsie)
 Procéder à une cartographie fonctionnelle pour identifier des structures à épargner dans la chirurgie (e.g. langage, vision, etc.)

65
Q

Différences entre les signaux EEG intracérébraux et les signaux EEG/MEG de surface

A

Invasif vs non-invasif !

L’origine neurophysiologique du signal mesurée est la même (Mais seulement si on parle d’électrodes typiquement utilisées dans le contexte clinique de l’épilepsie, pas le cas pour les « microélectrodes », ces dernières peuvent aussi détecter les potentiels d’actions)

Le signal iEEG a une meilleure qualité que les enregistrements de surface (plus de signal, moins de bruit, ratio signal sur bruit)

Le signal iEEG permet de s’intéresser à des fréquences bien plus hautes (approx jusqu’à 200 Hz, mais en EEG/MEG le max est approx 90 Hz)

Le signal iEEG est obtenu seulement dans un nombre de structures limitées et qui sont dictées par la maladie du patient (Par contre, en EEG/MEG nous avons une couverture spatiale plus complète)

Les sources d’artéfacts sont différentes. Par exemple, en iEEG il faut prendre en compte la présence de pointes épileptique (pointes critiques et inter-critiques)

66
Q

point forts et limites des enregistrements intracrâniens

A

Points forts
 Excellente résolution spatiale, temporelle et spectrale (Permet de voir toutes les fréquences)!
 Bruit très faible!

Points faibles
 Signaux enregistrés chez des patients (Comment s’assurer que les signaux qu’on mesure sont d’origine pathologique ou physiologique?)
 Mauvaise couverture spatiale du cerveau humain (limitation pour les analyses des réseaux)
 Les implantations sont hétérogènes à travers les participants (Difficile de faire une analyse de groupe!)

67
Q

Comment sont générés et mesurer les oscillations cérébrales?

A

Les oscillations sont générées par la synchronisation des potentiels d’actions au sein de populations de neurones

Activation synchronisée d’une population

Quand ce n’est pas synchroniser, il n’y a pas de structure rythmique

68
Q

Quelles sont les fréquences des rythmes cérébraux

A

Alpha/mu/tau : Alentour de 10 Hz
* En fonction de l’Endroit où il vient, on peut le nommer :
o Mu (sensorimoteur)
o Alpha (Occipito-pariétal comme fermer/ouvrir les yeux)
o Tau (Cortex auditif)

Thêta (4-7 Hz)

Bêta (15-30 Hz)

Gamma (30-90 Hz)
* Low gamme 30-60 Hz
* High gamme 60-90hz

Fast gamma (90-150)

HFO (80-250 Hz) High frequency oscillations

Ripples (140-220 Hz)

Fast ripples (250-600 Hz)
* Important, car les crises d’épilepsie montrent des fréquences HFO pathologique en bouffé  peut être un marqueur

Delta (1-4 Hz)

Very slow (0.1–1 Hz)
* 10 secondes pour avoir 1 cycle pour 0.1 Hz

Infra-slow (0.01–0.1 Hz)
* 100 secondes pour avoir 1 cycle pour 0.01 Hz

“ultradian” (<0.01 Hz)  1 journée par cycle

Resting state network : Fluctuations couplés des régions du cerveau qui fluctuent ensemble lors d’état de repos  Onde Very slow observé

69
Q

D’un point de vue clinique, pourquoi les fréquences d’oscillations peuvent être intéressantes?

A

Les fréquences peuvent être des biomarqueurs pour certaines pathologies spécifiques

Des altérations des oscillations cérébrales ont été rapportées dans…
 Troubles psychiatriques (e.g. schizophrénie, dépression)
 Troubles neurodégénératives (e.g. Alzheimer’s, Parkinson, Démences, ) Déficits sensoriels (e.g. Amusie congénitale )
 Déficits d’attentions (e.g. TDAH)
 Epilepsie Autisme Etc…

70
Q

Comment effectuer une analyse spectrale?

A

La transformée de Fourier

L’analyse du spectre à l’aide de la transformation de Fourier propose une représentation du signal en termes d’une somme de signaux oscillatoires (c.-à-d. une décomposition du signal en composantes oscillatoires)

Propose de représenter le même signale que l’on a mais représenter en une somme de différentes amplitudes pures

On peut regarder en fonction du temps ou en fonction de la fréquence

71
Q

La synchronisation cérébrale peut être vu de deux manières, lesquelle?

A

Un chef d’orchestre qui guide tout le monde

Un jam-session : Toutes les structures s’auto-régule ensemble pour former quelque chose de concret

72
Q

Quels sont les types de connectivité?

A

Connectivité anatomique:
 Liens structurels entre populations de neurones distinctes (Autoroute entre MTL et QC)

Connectivité fonctionnelle:
 Échange d’informations entre populations de neurones distinctes
 Voiture entres MTL et QC

Connectivité effective:
 Influence d’une population de neurones sur une autre
 Plus d’autos de MTL vers QC ou QC vers MTL.

73
Q

Qu’est-ce que l’hypothèse physiologique dans la connectivité fonctionnelle?

A

La connectivité fonctionnelle repose sur l’idée d’une spécialisation locale combinée à une intégration à grande échelle, soutenue par la synchronisation neuronale.

Spécialisation fonctionnelle :
L’activité neuronale est localisée pour des fonctions spécifiques (par exemple, les aires motrices, sensorielles ou associatives).
Cette spécialisation repose sur des interactions neuronales locales.

Intégration à grande échelle :
Pour exécuter des fonctions complexes, différentes régions du cerveau doivent échanger des informations efficacement.
Ce processus repose sur des interactions entre réseaux neuronaux distribués.

Synchronie locale
 Changement de la puissance oscillatoire (puissance spectrale)
 Populations de neurones qui se synchronisent entres eux

Synchronie à distance
 Changement du couplage oscillatoire entre Structures distinctes
 Différentes populations de neurones se synchronisent ensemble

74
Q

Pourquoi une haute résolution temporelle est necessaire pour explorer la connectivité fonctionnelle?

A

Détection : Haute précision temporelle

L’étude de la synchronisation neuronale nécessite des outils avec une résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde, car les interactions neuronales se produisent rapidement.

Les méthodes utilisées doivent être capables de capter ces dynamiques avec une grande précision.

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