cours 5 Flashcards
IMRf meilleur résolution
spatiale , moins bon temporel
EEG meilleur résolution
temporel, mais moins bon spatialement
2 classes complémentaires de méthode
- mesure activité
Mesure activité électrique pendant fait faire tache
- Manipuler cognition avant de mesurer activité cerveau
- Pas perturbation: juste analyser une corrélation - méthode perturbation
Perturber cerveau après vient mesurer la performance la tache cognitive
Ex: perturber air de broca — regarder tache production parole
se rapproche d’un lien causal
IRM découverte
Développé dans les années 70. Le papier le plus important en 1973 dans Nature.
Prix Nobel de physique en 2003 pour le développement de l’IRM (avec Peter Mansfield qui a amélioré son invention)
IRM fait appel a quel propriétés physique de la matière
Fait appel aux champs magnétiques en exploitant des propriétés physiques de la matière, en particulier de l’eau qui constitue environ ¾ de la masse du corps humain
Les tissus malades ou endommagés contiennent généralement plus d’eau ce qui permet de les détecter avec l’IRM
- L’état naturel
0- À l’état naturel certains noyaux atomiques possèdent un « spin » comme, par exemple, celui de l’hydrogène—dépendant du nombre de protons. Ne tournent pas vraiment mais produisent un champs magnétique avec deux pôles comme l’aiguille d’une boussole
- la magnétisation
le champ magnétique de l’appareil de résonance magnétique va aligner celui, beaucoup plus faible, de chaque proton des atomes d’hydrogène contenues dans l’eau des différents tissus de l’organisme
Deux conséquences possibles : état énergétique faible (parallèle au champs magnétique—la majorité des noyaux atomiques) et état énergétique élevé (perpendiculaire au champs magnétique—pas montré ici)
- excitation
la région dont on veut avoir une image est ensuite bombardée—excitée—par des ondes électromagnétiques oscillant à une fréquence spécifique—la fréquence de Larmor—et appliquées par salves de quelques millisecondes (séparées par un temps de répétition—TR)
L’énergie absorbée par les noyaux atomiques produit une transition d’état énergétiques : de faible à élever dans la majorité des cas
- la résonance magnétique
à l’arrêt des ondes électromagnétique, ces noyaux excités retournent à leur alignement originel (parallèle au champs magnétique)—ce qui produit une transition d’état énergétiques d’élevé à faible—on appelle ce retour à l’équilibre la relaxation.
Pendant la relaxation, les noyaux perdent de l’énergie qui est émise sous forme d’un signal électromagnétique à des fréquences radios. C’est la fameuse «résonance magnétique».
image coupe du tissu
Des capteurs mesurent et relaient cette information à un ordinateur qui combine ces données pour créer des images de coupe du tissu dans différentes orientations selon un traitement mathématique.
Permet des coupes horizontales, sagittales et coronales.
L’intensité de la résonance magnétique est proportionnelle à la densité des noyaux atomiques dans le tissu—et, souvent, à son taux d’hydratation.
T1
T1 est le temps requis pour que 63% des noyaux retrouvent l’équilibre après une salve d’ondes (phase d’excitation) électromagnétiques. (T1 définition) calculer quantité l’eau
L’eau et le liquide céphalorachidien ont un long T1 (3000–5000 ms) et paraissent noirs sur les images pondérées par T1, et les tissus lipidiques comme les axones myélinisés ont un court T1 (260 ms) et paraissent clairs sur les images pondérées par T1. Et les corps cellulaires, ont un T1 intermédiaire et paraissent gris.
Résolution spatiale de moins de 1 mm
exemple perturbation cerveau Greg West
Chaque cerveau pondéré par T1 doit être aligné avec les autres — on dit « registered » en anglais — avant la sommation.
Significant peaks in hippocampus = HPC; significant peak in cerebellum = C.
L’hippocampe est associé à une stratégie de navigation de type « place » (par opposition à « response » plutôt associée au noyau caudé). C’est-à-dire avec une carte mentale (plutôt que des associations stimulus-réponse—quand tu arrives à la rue St-Denis, tu tournes à droite)
la première expérience d’imagerie cérébrale
Dépense énergétique demanderait + nutriment amener par sang = poids tête augmenterait
découverte IMRf
L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle a été développée dans les années 90 par Seiji Ogawa
origine du signal Bold
Le système vasculaire amène du sang riche en oxygène aux capillaires près des neurones actifs, sang en provenance des artères cérébraux.
L’hémoglobine est une métalloprotéine qui a pour rôle de transporter l’oxygène (O₂) dans le sang depuis les poumons.
C’est cette propriété du sang qui est exploitée en IRMf.
+ une région contient d’oxyhémoglobine,
+ retrouvera son état d’équilibre rapidement après une pulsation d’onde électromagnétique à une fréquence spécifique
Le signal BOLD repose sur un contraste entre la magnétisation d’une région à deux moments différents. Plus précisément, la mesure utilisée est le temps de relaxation T2* des noyaux de l’oxygène. La résolution spatiale est excellente, d’environ 1 mm³ à 5 mm³, et chaque unité d’analyse est appelée un voxel.
prix nobel découverte hémoglobine
En 1936, Linus Pauling (Nobel de chimie en 1954 et Nobel de la paix en 1962) et Charles Coryell ont découvert que l’oxyhémoglobine (hémoglobine liée à l’O₂) est légèrement repoussée par un champ magnétique, tandis que la désoxyhémoglobine (hémoglobine sans O₂) est attirée par celui-ci.
réponse stimuli signal bold
Le signal BOLD est donc relativement lent et indirect (mesure l’apport en oxygène)
expérience block design
cortex visuel primaire s’active quand damier vs obscurité
Quand même activité visuel dans l’obscurité mais activité est moindre
d’habitude + long pas besoin dans cette étude voit déjà résultat
Ici, contrasté à de la noirceur.
Un cas où le signal est très fort. Pas toujours le cas.
La condition contrôle doit entraîner l’activation des mêmes traitements que ceux activés par la condition expérimentale à l’exception du traitement étudié.
Le contraste des deux conditions permet donc l’isolation d’une activité propre au traitement qui est exécuté que dans la condition expérimentale.
Confirmer IRMf savait déjà rien découvert
traitement signal Bold
Ici, montré sur une tranche horizontale d’un cerveau… Moyenné à travers les échantillons et les « blocks ». Donc 1 image par sujet.
- 1 participants
- Stimulation (damier)
- Contrôle (noirceur)
- Donne 1 région chez 1 participant active
méthode moyenné signal Bold
Ensuite, généralement, on combine les images pondérées par le signal BOLD à travers plusieurs sujets.
Mais il faut d’abord « aligner » les cerveaux — à partir d’images T1 qui contiennent des repères anatomiques.
la peut les moyenné quand son aligné montrer une image + précise
Souvent moyenner chez tous participants pour voir résultats
Mais cerveau différents faut essayer rendre + comparable avant moyenner
signal trial design
les « single trial design » illustrés ici.
On a 2 conditions. Disons damier vs. plage noire. Et elles alternent dans un ordre aléatoire, souvent à intervalle irrégulier.
En haut, on voit la réponse BOLD à un voxel spécifique du cerveau pendant l’expérience.
En bas, on voit la moyenne des réponses A et la moyenne des réponses B (alignées sur le commencement des A et des B). On appelle ces réponses moyennes des potentiels évoqués BOLD.
Ce type de devis expérimentaux permet des analyses puissantes…
Réaliser pas nécessaire block design
+ signal + possibilité d’analyse que block design
paradigme d’adaptation
Paradigme d’adaptation : quand un événement est répété 2 fois de suite, la réponse est diminuée la seconde fois à cause de l’adaptation neuronale.
Toutes ces analyses, y compris celle utilisant l’adaptation, considère chaque voxel indépendemment des autres. Cependant, des patrons d’activation BOLD sont habituellement associés à des conditions expérimentales. Il est plus puissant statistiquement de tenir compte de ces patrons d’activations. On parle de MVPA (multivoxel pattern analysis) ou « decoding »: reconnaissance de patrons d’activité de voxels.
Au début, des régressions multiples linéaires. De plus en plus, on utilise l’apprentissage machine. Permet de tenir compte de patrons d’activation non-linéaire (souvenez-vous du clin d’œil—le ou exclusif)…
- Neurones répondent et d’autres répondent pas (pt pas même sous-ensemble)
- Peut pas regarder dans voxel impossible
- Quand neurone s’active, après ils sont moins sensible (fatigué)
- Activité voxel tasse diminue mais pas voxel chien (méthode ouvrir voxel)
- Succession essais = phénomène d’adaptation
permis Jack Gallant et son équipe décoder les images percues
décoder (classer activité du cerveau)—les images perçues (et, dans un autre article, rêvées) par les sujets.
Pierre Bellec, Simona Brambati, Sven Joubert, etc. dans le département.
En regardant l’activité du cerveau décoder ce que la personne était en train de voir
Lire pensées visuelle
