Cours 8: Intro à la stimulation cérébrale et au « hyperscanning Flashcards
Qu’est-ce que la La Stimulation Magnétique Transcrânienne (SMT) (fonctionnement)
Méthode non invasive
qui permet de stimuler sans douleur le cerveau humain en alternant rapidement un champ magnétique induit dans une bobine de fil de cuivre placée sur la tête.
Le champ magnétique est généré par un courant qui circule à travers une bobine de fil isolée dans une gaine de plastique. Le courant engendre un champ magnétique qui, à son tour, induit un courant secondaire dans une toute petite partie du cerveau.
L’effet de la TMS est de moduler (amplifier ou diminuer) temporairement (quelques secondes à quelques minutes) l’activité d’une petite partie du cerveau (quelques millimètres carrés).
Comment la TMS est-elle utilisée cliniquement?
traitement de certaine troubles neurologiques et psychiatriques (p. ex. dépression, schizophrénie;) puisque celle-ci peut induire des changements à long terme au niveau de l’excitabilité et de la connectivité de réseaux neuronaux.
Comment la TMS est-elle utilisée en recherche?
mieux comprendre le fonctionnement du cerveau et de la moelle épinière chez des participants sains et participantes saines et chez des personnes souffrant de troubles neurologiques ou psychiatriques.
Combien de temps l’effet de la TMS dure-t-il? Sur quel genre de patients c’est le plus utilisé de par de meilleurs effets ?
Peut durer plusieurs semaine par une forme de plasticité (effet +/- long terme)
Dépression et schizophrénie +
Explique le mécanisme d’action de la TMS
L’impulsion électromagnétique induite par un courant électrique de haute intensité, bref et rapidement variable est capable de créer un potentiel d’action ou un potentiel postsynaptique (excitateur ou inhibiteur) dans les neurones localisés sous la bobine.
Bobine placé au dessus de cortex moteur controlatéral à la partie du corps qu’on veut bouger
->
champ magnétique pulsé (impulsion)
->
activité neurones
->
si ca touche une région spécifique, si à la bonne fréquence et intensité
->
réaction, p.ex: mouvement de la main.
Les stimulateurs et les bobines de la TMS aujourd’hui induisent un champ magnétique de quelle force et atteindre des neurones jusqu’à quelle profondeur à partir de la surface du crâne?
1.5 à 2 Tesla
peut atteindre les neurones qui se trouvent à 1.5 - 2 cm de la surface du crâne.
La nature et l’intensité des effets de la stimulation TMS dépend de quoi?
- la région stimulée
- paramètres de stimulation
Cet effet peut être inhibiteur ou facilitateur sur le fonctionnement de la région, mais également sur le plan de la réponse comportementale observée.
- Le nombre d’impulsions
- L’intervalle entre les impulsions
- L’intensité de la stimulation
- Le protocole de stimulation
Explique le protocole de TMS à impulsion unique.
Une impulsion unique est appliquée à des intervalles d’au moins 4 secondes.
Explique le protocole de TMS utilisé lorsqu’on cherche à établir le seuil moteur d’une personne.
Protocole de TMS à impulsion unique
Lorsqu’on stimule une région du cortex moteur primaire (M1) à une certaine intensité, un potentiel évoqué moteur (PEM) dans les muscles du corps controlatéral peut être enregistré à l’aide d’un électromyogramme (EMG).
Cortex moteur primaire = M1
Quel est le seuil moteur au repos?
l’intensité minimale requise afin qu’une réponse motrice puisse être enregistrée sur l’EMG dans au moins 5 essais sur 10 à une intensité minimale de 50 µV.
La force de la stimulation (amplitude du seuil moteur de qq) dépend de la personne.
Combien de temps après la pulsation TMS un potentiel évoqué apparait lorsqu’on test le seuil moteur de quelqu’un ? où doit-on faire cette pulsation?
T0: moment de la pulsation TMS
Après 20ms: potentiel évoqué au niveau du cortex moteur
Explique le protocole de TMS répétitive (rTMS) classique
Protocole où des impulsions ou des rafales d’impulsions sont appliquées à des intervalles de 2 secondes ou moins (si > 2s, comme une nouvelle stimulation)
Quelle est la différence entre la TMS répétitive de basse fréquence vs de haute fréquence? (hz et effet)
basse fréquence (< 1 Hz)
* effet inhibiteur
haute fréquence (5-25 Hz)
* effet excitateur
Que représentent les mesures hz?
nombre de pulsation par seconde
Explique le protocole de la TMS répétitive « patterned » :
Des rafales d’impulsions sont appliquées à haute fréquence à un intervalle prédéterminé.
Donne un exemple de protocole de la TMS répétitive « patterned » :
Le protocole « theta-burst » : 3 impulsions sont appliquées à une fréquence de 50 Hz, répétées toutes les 200 ms (5 Hz), ce qui correspond à la fréquence des ondes thêta du cerveau.
En TMS, comment le moment où la stimulation est appliquée peut avoir un impact sur les effets de la stimulation?
La stimulation peut s’appliquer:
1. Pendant une tâche
2. Avant ou après une tâche (offline)
-> l’état neurocognitif du participant ou de la participante (state dependency) peut influencer les effets comportementaux observés (Sandrini, Umilta & Rusconi, 2011).
Par exemple, Silvanto et collègues (2007) ont démontré qu’en utilisant un protocole d’adaptation pour moduler l’état d’excitabilité d’une population de neurones localisés dans le cortex visuel primaire, il était possible d’induire des phosphènes d’une certaine couleur, c’est-à-dire que la couleur du phosphène perçu était la même que celle du stimulus auquel les participants et participantes avaient été habitués avant la stimulation.
le moment de la stimulation TMS (après une adaptation visuelle) influence donc les effets de la stimulation en activant des neurones dans un état spécifique d’excitabilité, ce qui entraîne une perception de phosphènes colorés.
Explique le but et protocole de stimulation pendant une tâche (« online TMS »)
Le but est de pertuber ou renforcer -> effet sur le comportement. Si influence, preuve de causalité
Des impulsions simples ou des rafales d’impulsions sont appliquées pendant que les participants et participantes réalisent une tâche.
Par exemple, au cours d’une tâche de mémoire verbale, la stimulation pourrait être appliquée de manière précoce durant l’encodage des stimuli et puis plus tard au moment de la récapitulation articulatoire afin de déterminer si une aire du cerveau est plus impliquée dans la première ou la deuxième étape.
Quelle est la différence entre la TMS online et la chronométrie?
La différence entre la TMS online et la chronométrie repose sur le moment d’application des impulsions:
TMS online:
Les impulsions sont appliquées au même moment pendant tous les essais. La stimulation est synchronisée pour cibler un processus en cours, ce qui aide à examiner directement les effets sur les tâches cognitives ou sensorielles.
Chronométrie :
Les impulsions sont appliquées à différents moments : permet d’examiner le découpage temporel des processus cognitifs ou sensoriels en analysant à quel moment précis la stimulation affecte le traitement.
Explique le but et protocole de la stimulation avant/après une tâche (« offline TMS »)
Des impulsions sont appliquées avant ou après que les participants et participantes aient réalisé une tâche. Le plus souvent, il s’agit de protocoles de TMS répétitive classique ou « patterned ».
La stimulation est envoyée avant la tâche afin d’inhiber le fonctionnement d’une aire, et la tâche est réalisée ensuite. On comparera alors la performance avant et après la stimulation pour déterminer si une aire est impliquée dans une tâche.
Nomme les 5 composantes cruciale de l’équipement de la TMS
Blocs d’alimentation
Capaciteurs
Unité centrale
Bobine de stimulation
Systèmes de neuronavigation
Quel est le rôle des blocs d’alimentation?
Les blocs d’alimentation génèrent une charge
électrique qui est accumulée dans les capaciteurs. Ils fournissent l’énergie nécessaire pour générer la stimulation.
Explique le rôle des capaciteurs en interaction avec celui des bobines
Ils stockent et libèrent l’énergie de manière rapide pour créer les impulsions magnétiques.
Lorsqu’une impulsion est libérée par les blocs d’alimentation, les capaciteurs libèrent une proportion de la charge accumulée qui est déterminée par l’intensité de la stimulation. Cette charge est transmise à la bobine où un champ magnétique est généré par le courant électrique qui circule à travers celle-ci.
Explique le rôle de l’unité centrale
Contrôle les paramètres de stimulation (intensité, fréquence, durée) et la coordination du processus.
Explique le rôle des systèmes de neuronavigation
Guider la position et le placement précis de la bobine sur le crâne pour cibler les zones cérébrales spécifiques.
Les systèmes de neuronavigation sont utilisés afin d’augmenter la précision et la fiabilité de la stimulation. Ils sont composés d’un logiciel de visualisation d’image par résonance magnétique du cerveau et d’un système de capture optique. Une couleur montre la région stimulée si on applique une TMS la
Quel impact a le type de bobine utilisé?
La bobine génère le champ magnétique qui induit un courant électrique dans le cerveau: la résolution spatiale de la stimulation magnétique transcrânienne est associée au type de bobine utilisé.
Quelle est la différence entre le fait d’utiliser une petite bobine vs une grande?
Plus une bobine est petite, plus la stimulation est spatialement sélective, plus le champ magnétique induit est petit, ce qui réduit la puissance et l’étendue de la stimulation
Plus la bobine est grosse, plus la résolution spatiale est réduite, mais un champ magnétique plus large permet d’atteindre des neurones plus éloignés de la surface du crâne.
Dans quel contexte les bobines en forme de cloche (double cône) et H sont utilisées?
Quel autre nom est utilisé pour les qualifier?
Les bobines en forme de cloche (double cône) et H sont appropriés pour la stimulation profonde du cerveau .
Bobine en forme de cloche (double cône) est utilisée pour stimuler le cortex moteur ou d’autres structures sous-corticales, car sa forme permet une meilleure pénétration du champ magnétique. Principalement employée dans des protocoles de recherche comme pour la TMS appliquée à la moelle épinière ou des zones difficiles à atteindre
Bobine H est conçue spécifiquement pour la stimulation profonde dans des contextes cliniques. Utilisée notamment pour traiter des troubles psychiatriques, comme la dépression résistante (TMS profonde ou “Deep TMS”).
Quel est la différence d’effet entre une bobine circulaire vs en figure de huit?
Les bobines circulaires entraînent une stimulation peu focalisée, , ce qui entraîne une stimulation plus étendue et moins précise.
Les bobines en figure de huit
entraînent une stimulation plus focalisée. Le champ est plus intense et concentré au centre où les deux boucles se rencontrent. Cela permet de cibler des régions corticales précises.
Que sont les phosphènes?
À quoi sert l’induction de phosphènes dans le cadre de la stimulation magnétique
Les phosphènes sont des sensations visuelles lumineuses provoquées par la stimulation des aires visuelles du cerveau, souvent utilisées pour localiser les zones fonctionnelles.
Un logiciel permet la visualisation de plusieurs points représentant des emplacements de stimulation, alignés en une grille sur la région corticale.
Cela offre des options permettant de régler des variables comme l’intensité de la stimulation et les coordonnées de la zone ciblée.
Qu’est-ce qu’un scotome?
une partie du champ visuel devient inaccessible (zone aveugle)
peut être possible par stimulation du cortex visuel, par la TMS
Comment les effets locaux de la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) sur l’activité cérébrale peuvent se refléter sur l’activité vasculaire? (Paus et al. , J Neurosci., 2007)?
Lorsque la SMT est appliquée à une région précise du cortex cérébral, elle provoque une activation locale dans cette zone spécifique. Cette activation est souvent observée à l’aide d’une IRM fonctionnelle, où la région ciblée apparaît en couleur chaude, indiquant une augmentation de l’activité.
L’effet principal observé est une augmentation du débit sanguin cérébral local (Local CBF Response): la stimulation magnétique augmente l’apport sanguin dans la zone directement ciblée, en raison de l’activation neuronale.
qu’est-ce que l’étude de Paus et al a montré sur les effets locaux vs distaux de la TMS?
Effet local : TMS est à une région corticale spécifique = activation directe dans la zone stimulée = augmentation locale du débit sanguin cérébral (Local CBF Response), qui peut être visualisée par des techniques comme l’IRM fonctionnelle (zones en couleur chaude).
Effet distal
La stimulation d’une région spécifique peut aussi affecter des régions distantes mais fonctionnellement connectées: la réponse est mesurable à distance sur le débit sanguin cérébral (Distal CBF Response).
* ex: La SMT appliquée sur les FEF (frontal eye fields) montre une activation dans d’autres zones reliées par des circuits neuronaux.
Quels sont les effets sous-corticaux de la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) appliquée au DLPFC (cortex préfrontal dorsolatéral). V
La stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) appliquée à une région corticale comme le DLPFC (cortex préfrontal dorsolatéral) peut indirectement moduler l’activité de structures sous-corticales via les connexions neuronales.
La PET est utilisée après une séance de SMTr pour mesurer les changements dans la concentration extracellulaire de dopamine, notamment dans des régions profondes comme les ganglions de la base
La SMTr au DLPFC a été démontrée comme provoquant une libération de dopamine dans des régions sous-corticales comme le noyau caudé ipsilatéral.
Cette libération est particulièrement importante pour comprendre les effets thérapeutiques de la SMTr dans des conditions comme la dépression, où le système dopaminergique joue un rôle clé dans la motivation et le plaisir.l
En conclusion, la TMS permet de mesurer quoi ? (5)
Mesurer l’excitabilité corticale
Stimulation de structures non-motrices, e.g. cortex visuel et phénomène des phosphènes.
Localisation de la structure stimulée
Effets locaux vs distaux
Combiner SMT et EEG
Quel est l’intérêt que la TMS soit combinée à l’EEG?
EEG et TMS ensemble permet de mieux monitorer (au lieu de regarder seulement le comportement, mesurer l’effet dans le cerveau pour quantifier plus précisément)
En conclusion, la TMS permet de traiter quoi?
Maladies neurologiques et psychiatriques
Exemple: rTMS pour la dépression
