Les techniques d'imagerie cérébrale

Question 1

Il existe deux grandes familles de méthodes d’imagerie cérébrales utiles au psychologue cognitiviste, quelles sont-elles ?

Answer 1

Il existe des méthodes dites métaboliques et des méthodes dites electrophysiologiques

Question 2

Citez deux techniques d’imagerie cérébrales métaboliques

Answer 2

La tomographie par emission de positons (TEP) et l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf)

Question 3

Citez deux techniques d’imagerie cérébrale électrophysiologiques

Answer 3

L’électroencéphalographie (EEG) et la magnétoencéphalographie (MEG)

Question 4

En quelle année a été réalisé le premier EEG et par qui ?

Answer 4

en 1929 par Hans Berger (neurologue allemand, il est considéré comme le père de l’électroencéphalographie)

Question 5

Date des premières études des lésions cérébrales (aire de Broca)

Answer 5

1850

Question 6

Date des premières mesures en MEG

Answer 6

1968

Question 7

Date d’apparition de la TEP

Answer 7

1972

Question 8

Quelle la période d’essor de la TEP

Answer 8

1980- 1989

Question 9

Quelle est la date d’apparition de l’IRMf ?

Answer 9

1990

Question 10

Quelle est la date de commercialisation des systèmes MEG ?

Answer 10

1990

Question 11

La tomographie par emission de positons (TEP) est une méthode d’imagerie qui permet de mesurer en trois dimensions l’activité métabolique d’un organe, sur quel principe repose-t-elle ?

Answer 11

Elle repose sur le principe général de la scintigraphie qui consiste à injecter un traceur dont on connait le comportement et les propriétés biologiques pour obtenir une image du fonctionnement d’un organe.

Question 12

Pourquoi la TEP est-elle qualifiée d’invasive ?

Answer 12

parce que le traceur injecté est marqué par un atome radioactif (carbone, fluor, azote, oxygène…) qui émet des positons dont l’annihilation produit elle-même des photons. La détection de ces photons par le collimateur de la caméra TEP permet de localiser le lieu de leur emission et donc la concentration en chaque point de l’organe.

Question 13

Que permet de visualiser la TEP ?

Answer 13

La TEP permet de visualiser les activités métaboliques du cerveau.Elle permet de révéler les régions actives du cerveau lors de telle ou telle activité cognitive.

Question 14

Que peut-on déterminer grâce à la TEP ?

Answer 14

Il est possible de reconstituer des images du cerveau et de déterminer la zone qui est impliquée dans les processus cognitifs d’une tâche cognitive qu’un sujet est en train de réaliser (illustrée par le débit sanguin qui s’est accru dans cette zone).

Question 15

La TEP est une méthode électrophysiologique, vrai ou faux ?

Answer 15

FAUX, la TEP est une méthode dite métabolique

Question 16

La TEP est une méthode indirecte vrai ou faux ?

Answer 16

VRAI, la TEP est une méthode indirecte. Elle permet de détecter des localisations relativement précises. Couplée avec des mesures comportementales, elle peut fournir au psychologues des indices de la cognition humaine de type physiologique.

Question 17

Que veut dire le sigle IRMf ?

Answer 17

Imagerie par Resonnance Magnétique Fonctionnelle

Question 18

l’IRMf est une méthode invasive, vrai ou faux ?

Answer 18

Faux, elle ne nécessite pas l’injection d’une substance au sujet.

Question 19

L’IRMf repose sur des principes différents de la TEP, vrai ou faux ?

Answer 19

FAUX,elle repose sur le même principe ; inférence des parties cérébrales impliquées à partir des modificatios locales du flux sanguin.

Question 20

Sur quoi se fonde la technique de l’IRMf ?

Answer 20

Elle est fondée sur le tauc d’oxygénation du sang qui tire avantage des propriété magnétiques de l’hémoglobine (ces propriétés varient selon l’état d’oxygénation). Les régions du cerveaux activitées ont besoin de plus d’oxygène, lequel sera acheminé par une augmentation du flux sanguin.

Question 21

Qu’est qu’un effet BOLD ?

Answer 21

De l’anglais blood-oxygen-level dependent, « dépendant du niveau d’oxygène sanguin ») est le signal qui reflète les variations locales et transitoires de la quantité d’oxygène transporté par l’hémoglobine en fonction de l’activité neuronale du cerveau (source wikipedia). L’IRMf repose sur la mesure du gnal BOLD

Question 22

Les scientifiques (…) les (…) du flux sanguin quand le cerveau est (…) et au (…) pour localiser les aires cérébralesqui sont (…) à chacun de ces états. Ils peuvent ensuite détecter des différences avec l’IRM, car les (…) de (…) du sang varient selon que le sang est oxygéné ou non.

Answer 22

Les scientifiques comparent les variations du flux sanguin quand le cerveau est actif et au repos pour localiser les aires cérébrales qui sont associées à chacun de ces états. Ils peuvent ensuite détecter des différences avec l’IRM, car les propriétés de magnétisation du sang varient selon que le sang est oxygéné ou non.

Question 23

L’IRMf permet de localiser avec une précision de l’ordre de quelques millimètre les zones cérébrales les plus activées lors d’une tâche cognitive, vrai ou faux ?

Answer 23

VRAI

Question 24

Que veut dire le sigle EEG ?

Answer 24

ElectroEncéphaloGraphie

Question 25

L’EEG est une technique métabolique non-invasive d’investigation de l’activité cérébrale, vrai ou faux ?

Answer 25

FAUX, l’EEG est un technique ELECTROPHYSIOLOGIQUE non-invasive.

Question 26

l’EEG peut être utilisée dès la naissance, vrai ou faux ?

Answer 26

VRAI, l’EEG peut êtreutilisée chez le très jeune enfant (dès la naissance) tout comme chez l’adulte.

Question 27

Qui a étudié en premier les variations de l’activité électrique cérébrale ?

Answer 27

C’est le psychiatre et neurologue Hans Berger en 1929

Question 28

Que permet de mesurer l’EEG ?

Answer 28

L’EEG permet de mesurer directement, grâce à des électrodes placées au niveau du scalp, les variation de l’activité électrique cérébrale produite par la mise en action synchrone de millier de neurones en réponse à un événement externe (stimulation auditive, visuelle) ou interne (prise de décision, préparation motrice…). L’EEG permet de recueillir des potentiels évoqués ou PE.

Question 29

Qu’est ce qu’un potentiel évoqué ?

Answer 29

désigne la modification du potentiel électrique produite par le système nerveux en réponse à une stimulation externe, notamment sensorielle (un son, une image, etc.) mais aussi à un événement interne, notamment une activité cognitive (attention, préparation motrice, etc.) et enregistré grâce à des techniques comme l’électroencéphalographie (EEG) ou la magnétoencéphalographie (MEG) (source wikipedia)

Question 30

Les signaux (…) sont liés à l’activité (…) des neurones. A l’échelle (…), l’activité (…) provoque des mouvements d’(…) dans le milieu (…) à proximité de la (…), pouvant être assimilés à une configuration de puit (… …) et le souces (… ….) de courant. Il est donc admis que l’activité d’un neurone peut être assimilés à celle d’un (…) de courant, dont l’intensité est (….) à son activité (…-…).

Answer 30

Les signaux électrique sont liés à l’activité électrochimique des neurones. A l’échelle cellulaire, l’activité synaptique provoque des mouvements d’ions dans le milieu etracellulaire à proximité de la membrane, pouvant être assimilés à une configuration de puits (charges négatives) et de souces (charges positives) de courant. Il est donc admis que l’activité d’un neurone peut être assimilés à celle d’un dipôle de courant, dont l’intensité est proportionnelle à son activité post-synaptique.

Question 31

Le potentiel évoqué comprend différentes composantes, par quoi sont-elles définies ?

Answer 31

Le potentiel évoqué comprend généralement plusieurs composantes qui sont définiés par le polarité (positive P, ou negative N), par leur latence d’occurence par rapport au début de la stimulation (ex : N100 est une composante négative, dont le maximum d’amplitude apparaît 100 milliseconde après la présentation du stimulus), et par leur distribution au niveau du scalp.

Question 32

L’EEG est utilisée pour son excellente réolution spatiale, vrai ou faux ?

Answer 32

FAUX, l’EEG est utilisée pour son excellent résolution TEMPORELLE. Toutefois, sa résolution spatiale (topographie) est faible puiqu’il est reste très difficile de déterminer avec précision la position dans le cerveau des générateur qui sont à l’origine des effets observéssur le scalp.

Question 33

Que veut dire le sigle MEG ?

Answer 33

MagnetoEncephaloGraphie

Question 34

L’apparition de la MEG est antérieur à l’apparition de l’EEG, vrai ou faux ?

Answer 34

FAUX, l’apparition de la MEG est plus tardive que l’EEG, c’est en 1972 queDavidCohen (phycisien spécialiste des techniques de blindage au MIT) procèdeà des enregistrements des champs magnétiques cérébraux, donnant ainsi naissance à la magnétoencéphalographie.

Question 35

LaMEG est employée avec une visée clinique dans quels domaines ?

Answer 35

La MEG est employée avec une visée clinique en neurologie (étude sur l’épilepsie), en cardiologie ainsi que dans la recherche en neuroscience cognitives.

Question 36

Que mesure la MEG ?

Answer 36

La MEG est une technique de mesure des champs magnétiques induits par l’activité électrique des neurones du cerveau.

Question 37

Les champs magnétiques induits par l’activité de neurones individuels sont bien plus faible que le seuil de détection de la MEG, vrai ou faux ?

Answer 37

VRAI, Les champs magnétiques induits par l’activité de neurones individuels sont bien plus faible que le seuil de détection de la MEG

Question 38

Les champs magnétiques induits par l’activité de neurones individuels est bien plus faible que le seuil de détection de la MEG, pour qu’un signal soit mesuré, que faut-il ?

Answer 38

Les champs magnétiques induits par l’activité de neurones individuels étant bien plus faible que le seuil de détection de la MEG, pour qu’un signal soit mesuré, il est nécessaireque l’activité de plusieurs milliers de neurones soit synchrone. De plus,, l’extraction des signaux générés par un stimulus nécessite souvent plusieurs itérations de ce stimulus afin de réduire par moyennage le bruit.

Question 39

La MEG utilise un appareillage basé sur des magnétomètre à SQUID placé dans une pièce isolée magnétiquement par du métal, que veut dire le sigle SQUID ?

Answer 39

Un SQUID (de l’anglais Superconducting Quantum Interference Device) est un magnétomètre utilisé pour mesurer des champs magnétiques très faibles. (source wikipedia)

Question 40

Quel est le principal domaine d’application de la MEG ?

Answer 40

Le principal domaine ‘applicatin de la MEG est le diagnostique préopératoire de l’épilepsie. En effet, les capacités de localisation de la mEG ainsi que sa commodité d’utilisation en font un outil de choix pour confirmer et localiser le ou les foyers épileptogène(s) déclencheur(s) de la crise avant resection chrurgicale.

Question 41

Plus récemment, sur quoi se sont portées les études en MEG ?

Answer 41

Elles se sont portées sur le diagnostique précose et le suivi de pathologies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson ou la maladie d’Alzheimer, l’étude des conséquences d’un traumatisme crânien ou d’une ischémie cérébrale transitoire (c’est un déficit neurologique d’apparition soudaine, d’origine vasculaire, régressant spontanément en moins d’une heure1,2, sans séquelles et sans anomalies à l’imagerie cérébrale. C’est un type d’accident vasculaire cérébral (« mini-AVC »), qui fait craindre la survenue ultérieure d’un accident ischémique constitué (ou infarctus cérébral ou AVC ischémique, dont les lésions sont définitives).)

Question 42

Quelles sont les différences entre l’EEG et la MEG ?

Answer 42

La MEG capte les variation du champs magnétique induites par les variations des courants intracellulaires tandis que l’EEG enregistre des variations d’origine extracellulaire.

Question 43

C’est ainsi que la combinaison EEG-MEG permet d’explorer la totalité du cuir chevelu chez l’homme (même chez les chauves ;)) afin de localiser les aires de (… …) primaire (visuelles, auditives et somesthésiques) afin de mettre en évidence leurs (…) et leurs (…). Leur utilisation en neurosciences cognitives permet de mieux caractériser les (…) entre la perception et (…), le (…), la (…), l’(…), l’(…).

Answer 43

C’est ainsi que la combinaison EEG-MEG permet d’explorer la totalité du cuir chevelu chez l’homme (même chez les chauves ;)) afin de localiser les aires de projection sensorielle primaire (visuelles, auditives et somesthésiques) afin de mettre en évidence leurs organisations et leurs plasticités. Leur utilisation en neurosciences cognitives permet de mieux caractériser les relation entre la perception et l’action, le langage, la mémoire, l’apprentissage, l’attention.

Question 44

Listez les différences entre la MEG et l’EEG

Answer 44

MEG
- mesure le champ magnétique
- réponse dipôlaire perpendiculaire à la direction du dipôle
- réponse focale 
- peu affecté par les tissus cérébraux
sélectif pour sources tangentielles
- peu sensible aux sources profondes
- appareillage coûteux

EEG
- mesure le potentiel électrique
- réponse dipôlaire parallèle au dipôle
- réponse diffuse
- très affecté par les tissus
sensible à toutes orientations
- sensibles aux sources profondes
- appareillage poins cher.

Question 45

Pourquoi est-il indispensable d’utiliser conjointement les techniques électromagnétiques et métaboliques ?

Answer 45

Dans les deux cas des méthodes électrophysiologiques et métaboliques, il est possible de repérer les zones du cerveau activées lors de tâches sensori-motrice et/ou cognitives complexes,les images obtenues sont différentes mais complémentaires. En effet, l’imagerie électromagnétique offre une haute résolution temporelle qui permet de suivre l’activité cérébrale millisecondes par millisecondes mais présente une faible résolution spatiale. En revanche l’imagerie métabolique offre une faible résolution temporelle (de l’ordre de la minute pour la TEP et de la seconde pour IRMf) mais offre une haute résolution spatiale, de l’ordre du mm3 pour l’IRMf de dernière génération.