Cours 7 - Étude des réseaux cérébraux Flashcards

1
Q

Étudie les diapos 3-7

A
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2
Q

Def. d’un réseau cérébral

A

Un réseau cérébral est en principe un ensemble de régions cérébrales interconnectées anatomiquement ou fonctionnellement.

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3
Q

Quels sont les 3 types de connectivité?

A
  • Connectivité anatomique
  • Connectivité fonctionnelle
  • Connectivité effective
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4
Q

Def. connectivité anatomique

A
  • Liens structurels entre populations de neurones distinctes.
  • Lien physique entre 2 structures (il y a une voie anatomique qui relie les 2 structures).
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5
Q

Def. connectivité fonctionnelle

A
  • Échange d’informations entre populations de neurones distinctes.
  • Lien entre activité d’une structure et activité d’une autre structure (est-ce que l’activité des 2 structures augmente en même temps, est-ce que les activités sont reliées, etc.).
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6
Q

Def. connectivité effective

A
  • Influence d’une population de neurones sur une autre.
  • C’est fonctionnel, mais plus précis. On s’intéresse à l’influence d’une structure sur une autre. C’est une étude de directionnalité (ex. causalité de Granger).
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7
Q

Étudie les diapos 11-13

A
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8
Q

Quel phénomène physiologique mesurer pour estimer l’interaction entre populations de neurones?

A

La synchronisation neuronale.

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9
Q

En lien avec la synchronie :
- Quand est-ce qu’on a commencé à l’étudier?
- Quel scientifique a étudié ce phénomène?
- Explique l’expérience réalisée par ce scientifique.

A
  • Au 17e siècle (1665).
  • Christiaan Huygens, célèbre scientifique néerlandais.
  • Il a rapporté son observation de la synchronisation de deux horloges à pendule : Au début les horloges à pendue oscillent aléatoirement. Avec le temps, les pendules se synchronisent et oscillent donc de manière synchronisée. Ce phénomène se produit, car il y a une structure commune à ces 2 horloges à pendule.
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10
Q

Explique les phénomènes suivants en lien avec la synchronie (peut expliquer comme si c’était 2 pendules) :
- En phase
- En anti-phase
- Synchronisation avec phase arbitraire
- Pas de synchronisation

A
  • Ont la même phase à chaque instant.
  • L’une fait l’inverse de l’autre.
  • Différence de phase entre les 2 pendules, mais la phase reste tjrs la même.
  • Différence de phase ne reste pas la même au cours du temps (ø constante à travers le temps). Les 2 horloges n’ont pas la même phase.
    -> Voir diapo 16 pour des exemples visuels
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11
Q

Étudie les diapos 17-18

A
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12
Q

Quelles sont les mesures de couplage classiques? (4)

A
  • Corrélation croisée
  • Cohérence
  • Coherency
  • Phase synchrony
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13
Q

Les flashcards 14 à 17 sont en lien avec la corrélation croisée.

A
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14
Q

Def. corrélation croisée

A
  • La corrélation croisée est la covariance (les 2 séries temporelles varient ensemble) des deux séries temporelles normalisée par le produit des écarts types des séries temporelles individuelles.
  • Elle permet de calculer la corrélation entre 2 signaux.
  • Elle est dans le domaine temporel.
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15
Q

Vrai ou faux : La corrélation croisée peut être calculée à différents décalages temporels.

A

Vrai. La version standard est lorsque le décalage est de 0.

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16
Q

La mesure de corrélation temporelle varie entre quel et quel nombre?

A

Varie de -1 à 1.

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17
Q

Explique les corrélations suivantes :
- -1
- 0
- 1

A
  • Anti-correlation (la corrélation est forte et négative - lorsqu’une série temporelle augmente, l’autre diminue).
  • Aucune corrélation.
  • Corrélation (la corrélation est forte et positive - lorsqu’une série temporelle augmente, l’autre augmente ou quand l’une diminue, l’autre diminue).
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18
Q

Les flashcards 19 à 26 sont en lien avec la cohérence.

A
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19
Q

Def. cohérence

A
  • La cohérence est une mesure de la corrélation croisée des le domaine de la fréquence, c-à-d une mesure de la synchronisation entre les signaux à travers la fréquence.
  • Autrement dit, l’analyse de cohérence permet de mesurer la similarité ou la dépendance linéaire d’un signal p/r à un autre (dans une fréquence spécifique).
  • C’est la même chose que la corrélation, mais à la place de regarder à travers le temps, on va regarder à travers les fréquences.
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20
Q

C’est la mesure de cohérence la plus couramment utilisée et comment est-ce qu’on l’appelle aussi? Pourquoi?

A
  • 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.
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21
Q

Vrai ou faux : La cohérence peut être calculée à différentes fréquences.

A

Vrai.

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22
Q

La cohérence varie entre quel et quel nombre?

A

Varie de 0 à 1.

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23
Q

Explique les corrélations suivantes :
- 0
- 1

A
  • 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.
24
Q

Pourquoi est-ce qu’on ne peut pas avoir une cohérence de -1?

A

Car on est avec des puissances et puisque les puissances sont seulement positives et qu’il y a un “au carré” dans la formule, alors la cohérence doit nécessairement être positive.

25
Q

Vrai ou faux : La cohérence entre les signaux x et y est la même que la cohérence entre les signaux y et x.

A

Vrai, car il n’y a pas de notion de direction ici.

26
Q

Donne un exemple concret de l’utilisation de la cohérence

A

Elle permet de déterminer si une certaine bande de fréquence (ex. l’alpha) a une aussi grande amplitude que cette même bande de fréquence (l’alpha) dans un autre région.

27
Q

Les flashcards 28 à 31 sont en lien avec la coherency.

A
28
Q

Explique ce qui différencie la coherency de la cohérence.

A

La coherency a la même formule que la cohérence, mais la valeur absolue au carré du spectre croisé n’est pas prise en compte.

29
Q

Vrai ou faux : La coherency a une valeur complexe.

A

Vrai. Sa valeur n’est pas un nombre naturel (entier).

30
Q

Quelles sont les 2 composantes de la coherency?

A

Réelles et imaginaires (ø un nombre entre 0 et 1).

31
Q

Quelles pourraient être 2 autres composantes de la coherency?

A

L’amplitude et la phase.

32
Q

Les flashcards 33 à 37 sont en lien avec le phase synchrony (synchronie de phase).

A
33
Q

Qu’est-ce qu’on mesure avec le phase synchrony?

A

Toujours dans le domaine des fréquences, on mesure le phase-locking (l’accrochage de phase).

34
Q

Def. phase-locking

A
  • Lorsque le déphasage entre 2 ondes reste constant à travers le temps.
  • Le phase-locking indique qu’il y a un lien entre 2 structures.
35
Q

Qu’est-ce qui fait que 2 canaux ont plus de chances de présenter une différence de phase constante?

A

Le fait qu’ils soient couplés.

36
Q

Quels types de transformations est-ce qu’on peut utiliser pour estimer la phase instantanée? Comment est-ce qu’elles permettent de le faire?

A
  • La transformation de Hilbert, Hilbert-Huang, les ondelettes, etc.
  • Ces transformations vont isoler l’enveloppe (amplitude) et la phase. Ensuite, pour la phase synchrony, puisqu’on s’intéresse seulement à la phase, on laissera tomber l’amplitude.
37
Q

Nomme une différence entre la cohérence et les mesures de synchronisation de phase.

A

Contrairement à la cohérence, les mesures de synchronisation de phase (comme la PLV : phase-locking value) ne confondent pas l’amplitude et la phase. Le phase synchrony s’intéresse juste à la phase.

38
Q

Lorsqu’on interprète les résultats de nos enregistrements (ex. EEG ou MEG) lors de l’étude de réseaux cérébraux (entre 2 ou + structures), quels sont 3 risques ou pièges dont il faut faire attention?

A
  1. Distinguer le couplage direct du couplage indirect.
  2. Déterminer la directionnalité (sens) d’une interaction (causalité).
  3. Distinguer les véritables interactions à longue distance des effets de conduction volumique.
    -> Voir diapo 26 pour les schémas et des explications.
39
Q

Les flashcards 40 à 42 sont en lien avec le couplage partiel/conditionnel.

A
40
Q

Quel est l’objectif du couplage partiel/conditionnel?

A

De distinguer le couplage direct du couplage indirect, nous devons “exclure” l’effet partiel d’une troisième source “C” du couplage entre “A” et “B”. On veut savoir si, en excluant l’effet de “C”, on a toujours un couplage entre “A” et “B”.

41
Q

Quel est un outil qu’on utilisera pour exclure l’effet d’une troisième source “C”?

A

La cohérence partielle.

42
Q

Qu’est-ce que la cohérence partielle mesure?

A

Elle mesure la cohérence entre les séries temporelles de deux sources en contrôlant pour (ou en prenant en compte) l’influence de toutes les autres sources.

43
Q

Les flashcards 43 à 48 sont en lien avec la directionnalité/causalité.

A
44
Q

Quel est l’objectif de la directionnalité/causalité?

A

Déduire, le cas échéant, la direction de l’interaction (“flux d’information”, “causalité”, etc.).

45
Q

Quelles sont les différentes mesures qu’on peut utiliser pour déterminer la directionnalité/causalité?

A
  • Estimation du délai (ou décalage) de phase.
  • Causalité de Granger.
  • Adaptations dans le domaine de la fréquence :
    -> Parțial Directed Coherence (PDC) = On veut contrôler pour la présence d’une source “C” qui n’est pas importante + on veut s’intéresser à la directionnalité.
    -> Directed Transfer Function (DTF).
46
Q

Explique la causalité de Granger.

A

L’inclusion du passé de Y améliore la prédiction du futur de X, p/r à la prédiction obtenue uniquement en utilisant le passé de X lui-même (Y cause X).
-> Seulement en utilisant le passé de X, on est en mesure de prédire son futur.
-> Mais est-ce que le passé d’un autre signal Y nous permet d’améliorer notre connaissance du futur de X (de mieux prédire le futur de X)?

47
Q

Vrai ou faux : La causalité de Granger par paire fait une distinction entre les influences causales directes et indirectes.

A

Faux.

48
Q

Qu’est-ce que la causalité conditionnelle de Granger permet de déterminer?

A
  • Elle permet de déterminer si Y est vraiment la cause de X, ou si c’est une autre source Z qui est la cause de Y et de X et qu’au final Y ne cause pas X.
  • En prenant en compte la contribution d’une troisième série (Z), une causalité fictive ou indirecte peut être révélée entre Y et X.
    -> Voir diapo 30 pour comprendre le schéma.
49
Q

Les flashcards 50 à 55 sont en lien avec la conduction volumique.

A
50
Q

Explique la conduction volumique.

A
  • C’est lorsqu’il y a de l’activité au niveau d’une seule source, mais qui est détectée par plusieurs électrodes.
  • Lorsqu’on parle de couplage entre ces électrodes, on risque de conclure qu’il y a interaction entre eux puisqu’ils captent tous du signal, mais c’est le même signal provenant d’une seule source.
51
Q

Quel est l’objectif de la conduction volumique?

A

Distinguer les vraies interactions neuronales physiologiques à longue portée des effets de la conduction volumique.

52
Q

Quelles sont les mesures proposées en lien avec la conduction volumique?

A
  • Cohérence imaginaire
  • Phase Lag Index
  • Orthogonalized amplitude correlations
53
Q

La cohérence est complexe, elle est composée de 2 parties, quelles sont-elles? Explique-les.

A
  • Partie réelle = cohérence instantanée (décalage de phase nul), ça calcule la conduction volumique, donc ne nous intéresse pas.
  • Partie imaginaire = cohérence à décalage de phase, c’est vraiment ce qui nous intéresse.
54
Q

Étudie la diapo 34 pour la cohérence imaginaire.

A
55
Q

Quelles sont les limites des méthodes qui ignorent le couplage à phase zéro (interactions instantanées), comme la cohérence imaginaire, la PLI (phase-lag index)? (2)

A
  • Ne détecteront pas les éventuelles interactions à phase zéro (elles détectent seulement les interactions dont le délai n’est pas de zéro, qui ont un décalage de phase).
  • Par conséquent, elles pourraient “sous-estimer” le couplage (approche conservatrice).
56
Q

Étudie les diapos 36-37 qui portent sur les mesures issues de la théorie des graphes.

A