Méthodologie en NSC cognitive Flashcards
Quels sont les avantages de l’évolution des méthodes en NSC cognitives ?
- Accessibilité unique à la structure et la fonction du cerveau
- Génération de nouveaux modèles qui permettent de mieux expliquer les différentes fonctions cognitives
Quels sont les inconvénients de l’évolution des méthodes en NSC cognitives ?
- Réduction de la qualité des études : (1) Mesures sur bases fragiles (2) Erreur de type 2 (3) Conclusions non plausibles (4) Interprétations biaisées
- Utilisation inappropriée d’une technique
Quelles sont les considérations des nouvelles méthodes ? (2)
- Différentes techniques pour nous informer sur différents aspects de la fonction neurale
- Interprétation des résultats dépend de ce que l’on mesure.
Quelles sont les bonnes pratiques à avoir avec les méthodes ? (3)
- Connaissance des processus neurophysiologiques que l’on mesure
- Connaissance des aspects biophysiques de l’équipement utilisé et du signal mesuré
- Connaissance des outils statistiques appropriés pour traduire les données brutes en inférences.
Quelle est la différence entre une mesure et une manipulation ?
Une mesure est corrélationnelle :
- Les signaux mesurés dans une région donnée sont concomitants à une fonction/un comportement.
- Limite : le signal ne veut pas forcement dire que la région est nécessaire à la fonction étudiée - pas parce que corrélation que présence d’un lien.
Une manipulation est causale :
- Cause des changements temporaires et réversibles
- Lésions permanentes des tissus.
Séquence au niveau temporel?
Patch-clamp = single unit = animal/human optical = EPR intracranial = Scalp ERP = MEG < fMRI = TMS = EEG < PET < drug manipulation < animal and human lesion
Séquence au niveau spatial ?
Patch-clamp < single unit < animal optical < fMRI < EPR intracranial et scalp = MEG = EEG = optique = TMS = PET = drug manipulations = lésions humaines et animales
Quel est le potentiel invasif des méthodes non-invasives ?
- Mesure des signaux endogènes du cerveau à l’aide de senseurs externes
- Répétition
- Risque faible/nul
Quelle est le potentiel invasif des méthodes invasives ?
- Mesure de la fonction cérébrale grâce à l’introduction d’un outil ou d’une substance chimique dans le cerveau
- Restreint aux animaux et aux patients qui demandent une intervention chirurgicale
Quelles sont les techniques de MESURE ? (5)
- Single-Unit Recording
- Electroencephalography (EEG)
- Magnetoencephalography (MEG)
- Positron Emission Tomography (PET)
- Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)
Quelles sont les techniques de MANIPULATIONS ? (5)
- Invasive Stimulation Methods in Animals
- Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)
- Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
- Experimental Lesions in Animals
- Lesion Studies in Humans
Comment fonctionne et quelle est l’utilité des enregistrements unitaires ?
Fonctionnement
• Insertion d’électrode(s) dans le tissu
• 1 neurone ou unité fonctionnelle (plusieurs neurones)
Utilité
• Mesure de l’activité sensorielle
• Cognition: pas évident
Comment fonctionne et quelle est l’utilité de l’EEG ?
Fonctionnement
• Électrodes (+ gel) pour mesurer activité synchrone des changements de potentiel de membrane
- Localisation et orientation spatiale particulière
Utilité
• Détecte l’activité générale constante et oscillatoire
• Détecte les perturbations du signal lors d’événements/émotions
Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la MEG ?
Fonctionnement
• Spirales électriques détectent un changement du champ magnétique généré par l’activité neuronale
• Particulièrement champ perpendiculaire à la bobine
Utilité
• Parcours temporel d’activations cérébrales
Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la PET ?
Fonctionnement
• Injection d’isotope radioactif attaché à:
- Glucose
- Neurotransmetteur
• Dans le système veineux
• Isotope réagit une fois dans la cellule → génération de rayons gamma captée par cristaux (2 rayons captés en même temps)
Utilité
• Métabolisme neuronal
• Neurotransmission
- Chimie du cerveau
Comment fonctionne et quelle est l’utilité de l’IRMf ?
Fonctionnement
• Imposition d’un champ magnétique (A) qui aligne les protons de manière perpendiculaire à un premier champ (B)
• Mesure de la vitesse à laquelle les protons reviennent à leur alignement initial après perturbation du signal
• Perturbation causée par l’oxygénation des cellules
Utilité
• Associer la structure à la fonction
• Diagnostic clinique (lésions et/ou maladie), guider des chirurgies et suivi de traitement
Quels sont les avantages et inconvénients de l’EEG ?
Avantages
• Non-invasive
• Bonne résolution temporelle
• Peu couteux
Inconvénients • Mauvaise résolution spatiale • Beaucoup d’essais pour atteindre bonne synchronicité • Activités contraires s’annulent • Sensible au placement des électrodes • Long setup expérimental
Quels sont les avantages et inconvénients de la MEG ?
Avantages • Très bonne résolution temporelle • Bonne résolution spatiale • Non-invasive • Facile d’utilisation • Versatilité des tâches expérimentales • Pas d’atténuation du signal par les tissus/équipement (champ magnétique traverse facilement)
Inconvénients
• Couteux
• Signal faible à beaucoup d’amplification → vulnérable aux événements non reliés à la tâche expérimentale
• Ambiguïté dans la source du signal, car tous les neurones ne génèrent pas de champ magnétique perpendiculaire (perte d’activité fonctionnelle)
Quels sont les avantages et inconvénients de la PET ?
Avantages
• Métabolisme chez l’humain (saints et patients)
Inconvénients
• Invasive
• Difficile à répéter (radioactif)
• Très couteux
• Résolution temporelle limitée (difficulté d’association à une tâche précise)
• Équipement complexe et synthétisation des molécules laborieuse
Quels sont les avantages et inconvénients de l’IRMf ?
Avantages • Non-invasive • Bonne résolution spatiale • Résolution temporelle correcte • Permet de cartographier des fonctions cognitives complexes
Inconvénients
• Grands couts d’acquisition et d’opérations
• Bruit lors du mouvement
• Nécessite d’autres paradigmes d’acquisition pour connectivité fonctionnelle
Comment fonctionne et quelle est l’utilité des stimulations invasives animales (micro-stimulation) ?
Fonctionnement
• Application d’un courant électrique à l’aide d’une électrode supplémentaire
Utilité
• Étudier un comportement généré par la stimulation d’une région cérébrale
Quels sont les avantages et inconvénients des stimulations invasives animales (micro-stimulation) ?
Avantages
• Résolution temporelle et spatiale très bonnes
• Pas besoin d’agents pharmacologiques
Inconvénients
• Invasive
• Requiert une validation histologique (aussi avantage)
Comment fonctionne et quelle est l’utilité des stimulations invasives animales (optogénétique) ?
Fonctionnement
• Peptide qui réagit à la lumière
Utilité
• Comportement selon le type de cellules
Quels sont les avantages et inconvénients des stimulations invasives animales (optogénétique) ?
Avantages
• Spécificité cellulaire
• Métabolisme
Inconvénients
• Pas chez l’humain
• Paradigmes complexes et laborieux
Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la stimulation trans-crâniale à courant direct ?
Fonctionnement
• 2 électrodes sur le scalp qui créent un courant
• Changement du potentiel membranaire des neurones
Utilité
• Modulation l’activité neuronale pour observer les changements comportementaux
• Processus décisionnels
Quels sont les avantages et inconvénients de la stimulation trans-crâniale à courant direct ?
Avantages
• Tests en double aveugle (pas de bruit)
• Peu couteux
Inconvénients
• Mauvaise résolution spatiale
• Effets rémanents
Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la stimulation magnétique transcrânienne - TMS ?
Fonctionnement
• Induction d’un courant électrique grâce à un champ magnétique généré par la machine
Utilité
• Permet de voir les conséquences de l’inhibition d’une aire corticale
Quels sont les avantages et inconvénients de la stimulation magnétique transcrânienne - TMS ?
Avantages
• Non invasif
• Bonne résolution spatiale et très bonne temporelle de stimulation
• Versatilité des effets
• Généralisable sauf patients épileptiques
• Facilement combinable
Inconvénients
• Surface et omission des structures profondes
• Distraction par le bruit et douleur possible
• Mauvaise résolution temporelle d’inhibition
Comment fonctionne et quelle est l’utilité des lésions animales ?
Fonctionnement • Irréversibles - Retrait d’un tissu - Injection de neurotoxines - Destruction des cellules par l’électricité • Réversible - Inhibition par le froid
Utilité
• Permet d’associer une fonction ou un comportement à une aire spécifique du cerveau
• Étude des mesures thérapeutiques et d’adaptation
Quels sont les avantages et inconvénients des lésions animales ?
Avantages
• Résolution spatiale
• Histologie
• Permet de voir les effets des traitements/modèles chirurgicaux
Inconvénients
• Entrainement laborieux d’animaux
• Couteux et infrastructures complexes
• Comparaison difficile avec l’humain (processus cognitifs de haut niveau)
• Comportement naturel vs entrainement (labo)
• Invasive
Comment fonctionne et quelle est l’utilité des lésions chez l’humain ?
Fonctionnement • Problème vasculaire • Trauma • Tumeur • Chirurgie • Pathogènes métaboliques
Utilité
• Permet de mesurer les problèmes fonctionnels
- Simple vs double dissociation
Quels sont les avantages et inconvénients des lésions chez l’humain ?
Avantage
• Génération de nouvelles hypothèses
• Spécification des déficits comportementaux pour réhabilitation
Inconvénients
• Dommages diffus
• Phénomènes plastiques
• Manque de données pré-lésion
