Cours 2: EEG et MEG

Question 1

Différences entre outils d’imagerie cérébrale

Answer 1

• prix
• anatomie vs fonction (structurel vs fonctionnel)
• invasif vs non-invasif
• précision temporelle (ms-> quelques sec)
• précision spatiale (mm-> quelques cm)

CAR nature du signal diff:
1-activité électrique des neurones
-modif électrophysiologiques
-mesure directe-> bonne résolution temporelle
-EEg, MEG, EEG intracranien (invasif)

2-vascularisation cérébrale (flux sanguin)

• modif hémodynamiques et métaboliques (couplage neurovasculaire)
• mesure indirecte-> bonne résolution spatiale
• IRMf, TEP, NIRS

Question 2

Pionniers de l’EEG

Answer 2

1) Richard Caton, 1875
- chirurgien britannique
- 1er enregistrement activité électrique cerveau
- enregistrement invasifs: cerveau exposé
- singe et lapin

2) Adolf Beck, 1890
- physiologiste polonais
- activité électrique cerveau
- enregistrement invasif: cerveau exposé
- chien

3) Hans Berger, 1924 (publication 1929)

• psychiatre allemand
• invention EEG (premier qui utilise mot)
• 1er mesure NON INVASIVE de l’activité électrique cerveau humain = par EEG
• découvre ondes 8-13 Hz (Berger) et 14-30Hz
• expérimentations: yeux fermés/ouverts, sommeil/éveil, tâches mentales, sains/cliniques

4) Edgar D Adrian (1934)
- électrophysiologiste britannique
- 1ere confirmation résultats de Hans Berger sur rythme Alpha (1er à utiliser ce nom)

5) W. Gray Walter (1936)
- neurophysiologiste et roboticien britannique/américain
- 1er EEG à multiples électrodes
- 1957: invente Toposcope: quantification bidimensionnelle des ondes cérébrales

Question 3

Histoire MEG

Answer 3

-1968: David Cohen
1er enregistrement bruité du signal magnétique cérébral
-1970: James Zimmermann
invente SQUID
-1972: David Cohen
1er enregistrement MEG (1 capteur) avec SQUID

Question 4

EEG et MEG aujourd’hui

Answer 4

EEG:

• 32, 64, 256 électrodes
• avec / sans gel
• avec / sans fil
• +++ rapide: fréquence d’échantillonnage de 1kHz
• système international 10-20

MEG:

• systèmes tête-entière > 200 capteurs
• supraconductivité: He liquide à 4 K-> $$$

Question 5

2 aspects à l’origine du signal EEG et MEG

Answer 5

Dépolarisation-> PPS excitateur-> favorise PA
Hyperpolarisation-> PPS inhibiteur-> défavorise PA

Besoin sommations temporelle et spatiale: neurones loin de la surface donc besoin sommation pour signal assez fort

1) PPS:
- diminution - rapide du champ de potentiel avec distance que PA-> + percevoir sur scalp
- durée + longue (quelques 10aines ms) que PA (<5ms)-> + synchronisation temporelle
2) cellules pyramidales: organisation parallèles -> + synchronisation spatiale

Question 6

Différences EEG / MEG

Answer 6

MEG:

• 1972
• mesure champ magnétique
• rép dipolaire perpendiculaire à direction dipôle
• réponse focale
• peu affectée par tissus cérébraux
• sélectif sources tangentielles
• peu sensible sources profondes
• +$$$
• permet examiner représentation sources par méthode de reconstruction de sources / localisation de sources

EEG: 
-1929
-mesure potentiel électrique
rép dipolaire parallèle à direction dipôle
-rép diffuse
-très affectée par tissus cérébraux 
-sensible à toutes orientations
-sensible sources profondes
--\$\$$

Question 7

rythmes cérébraux

Answer 7

-rythmes alpha
vigilance
8-13Hz
occipito-pariétales

-rythmes mu
mouvement
7-11Hz
centrales (moteurs, sensorimoteurs)

-rythmes thêta
4-7Hz
calcul mental
régions frontales

Question 8

Analyse des signaux de surface

Answer 8

prétraitements:
a) nettoyage artefacts
ou
b) rejet artefacts

moyennage des signaux évoqués par stimulus-> activités évoquées
-latence et amplitude

analyse de puissance spectrale: analyse dans domaine fréquenciel (puissance selon fréquence) par Tranformation de Fourier

représentation temps-fréquence (carte de fréquences, cartes TF): fréquence en fonction du temps avec couleur indiquant puissance

Question 9

oscillations évoquées vs induites

Answer 9

1) évoquées:
moyennage du signal dans temps sur plusieurs essais
(signal stable dans temps donc pas perdu par moyennage sur temps)

2) induitees:
analyse spectrale de chaque essai-> moyennage des cartes de fréquences
(signal instable dans temps donc perdu si moyennage dans temps)

Question 10

Contributions majeures imagerie

Answer 10

• outils diagnostiques: AVC, traumas/lésions, troubles neurologiques
• avancées neurosciences fondamentales, cognitives, cliniques
• complémentarité approches comportementales et lésionnelles