Semaine 2 - Imagerie fonctionnelle du cerveau Flashcards
Différence entre imagerie structurelle et fonctionelle
Structurelle: Anatomie du cerveau
Fonctionnelle: Fonction du cerveau
Définis résolution temporelle
Capacité à distinguer les changements d’activité au fil du temps
- Ex: Faire la différence entre 2 neurones qui s’activent à des moments différents
Meilleure résolution temporelle = meilleure discrimination des événements rapides
Définis résolution spatiale
Capacité à discerner des composantes individuelles dans une image
- Ex: être capable ou non de distinguer deux petites structure ou est-ce que ça a l’air d’un blob
Meilleure résolution spatiale = meilleure discrimination des structures
Qu’est-ce qui permet de différencier chacune des techniques d’imagerie fonctionnelle du cerveau?
Ils ont chacun des résolutions temporelle et spatiale qui leur sont uniques
Quel liquide est contenu dans l’appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM)?
Hélium (He) liquide proche du zéro absolu
- Permet d’avoir une substance supraconductrice
Quels sont les principes de base de l’IRM?
Aimant
- Champ magnétique (B0) très puissant (de T1 à T7) et homogène qui va inciter les protons d’hydrogène à s’aligner
Bobine de radiofréquence (RF)
- Envoie une impulsion (B1) à la fréquence de résonance de l’hydrogène. Suite à leur entrée en état de résonance. ces protons reviennent à leur état de base à des vitesses différentes suivant le tissu dans lequel ils se trouvent. Ceci génère un contrase (ex. T1)
Bobine de gradients
- Le signal généré par la RF ne nous donne pas d’information spatiale, ce sont les bobines de gradients qui nous permettent de le faire
Explique le processus d’aligment de protons dans une imagerie par résonance magnétique
- Les protons tourent autour de leur propre axe, puis la charge positive de rotation induit un moment magnétique (petit aimant)
- Sans champ magnétique externe, les protons sont orientés dans toutes les directions
- Un champ magnétique très puissant (B0: T1-T7) induit un alignement des protons (ils devient parallèles et antiparallèles)
- Donc dans la machine IRM:
- Tête = parallèle
- Pieds = antiparallèle
- On a plus de protons en orientation parallèle, donc une force supplémentaire exercée sur la tête = on peut étudier la tête
Après l’alignement des protons dans l’IRM, que fait l’impulsion RF (radiofréquence)
- Avant impulsion RF: force magnétique nette dans le sens longitudinale vers la tête du sujet
- Durant impulsion RF: champ magnétique net est modifié
- Certains protons s’orientent antiparallèlement donc champ magnétique longidutinal diminue et transversal (perpendiculaire) augmente - Après arrêt de l’impulsion RF: champ longitudinal augmente et champ transversal diminue jusqu’à ce que le champ magnétique revienne au même état avant l’application de l’impulsion RF
Explique d’où viennent T1 et T2
La vitesse à laquelle les protons reviennent à leur état de base varie selon:
- L’axe B0 (longitudinale)
- L’axe B1 (transversale)
- Le tissu
T1 et T2 sont des contrastes entre l’état de base et l’état induit par l’impulsion RF
Les composantes de chacun des tissus ont des T1 et T2 différents, donc les tissus ont tous des contrastes différents
Que peut-on mesurer grâce à T1 et T2 respectivement
T1 (temps de relaxation longitudinal)
- Mesure temps nécessaire aux protons pour revenir à leur état d’équilibre après avoir été excités par une impulsion de radiofréquence
T2 (temps de relaxation transversal)
- Mesure le temps nécessaire aux protons pour perdre leur cohérence de phase après l’excitation (c’est le temps qu’il faut pour que les protons “se désynchronisent” les uns par rapport aux autres). Autrement dit, c’est pour perdre l’équilibre transversal établi par l’impulsion RF
T1 et T2, que permettent-ils d’observer?
Plus le signal est fort, plus le signal est blanc
T1: surtout les matières grasses
- LCR = noir
- Mat grise = gris
- Mat blanche = blanc
T2: substances plus liquides, riches en eau
- LCR = blanc
- Mat grise = gris
- Mat blanche = noir
À quoi servent les bobines de gradient dans l’IRM?
Permet de faire varier le champ magnétique dans l’espace, ce qui crée une GRADIENT de champ magnétique
- En faisant varier le champ magnétique dans l’espace, on peut mesurer précisément les propriétés magnétiques provenant d’un petit élément de volume (un voxel)
- Voxel: petit champ magnétique venant d’un petit volume du cerveau
Qu’est-ce qui nous permet de faire des coupes en IRM?
Les bobines de gradient
- Champ magnétique est appliqué selon un gradient. Une impulsion RF n’excitera que les protons dans une tranche particulière
- L’impulsion RF ne peut exciter que des atomes ayant la même fréquence de précession, c’est-à-dire que l’impulsion RF peut seulement exciter les protons qui tournent à la même vitesse que l’impulsion RF
- DONC bobines de gradient –> changent la fréquence de précession –> création de gradient –> RF avec fréquence de précession spécifique vient exciter un endroit précis (voxel), qui a cette même fréquence de précession spécifique = Excitation d’une coupe spécifique
2 autres gradients (antéro-post + médial-lat)
- Permettent de mesurer l’intensité du signal dans des points spécifiques au sein de la coupe choisi
Combien de gradients sont appliqués en IRM?
Trois
T1 et T2, laquelle permet imagerie structurelle et laquelle permet imagerie fonctionnelle
T1 = Imageries structurelles
- Caractériser structure du cerveau car bonne résolution spatalle (environ 1 mm cube)
T2 = imageries fonctionnelles
- Mauvaise résolution spatiale (environ 27 mm cube)
Quel concept est au coeur de l’IRMf (Imagerie par résonance magnétique FONCTIONNELLE)
La relation entre l’activité cérébrale et le taux d’hémoglobines désoxygéné dans le sang
Dans une IRMf, est-ce qu’on mesure l’activité cérébrale directement ou indirectement?
Mesure indirecte
- À travers Blood Oxygenation Level Dependant (BOLD) IRMf
Décris le couplage neurovasculaire
Réseau sanguin capillaire arrive au voisinage des populations de neurones avec une taille fine permettant de réguler l’oxygénation sanguine de manière locale et fine
Qu’est-ce qui se passe au niveau physiologique lors de l’activité cérébrale? Autrement dit, qu’est-ce qui se passe au niveau physiologique lorsqu’on a de l’activité cérébrale?
- Activité cérébrale = métabolisme accompagnant activité neurale et production de neurotransmetteurs dans fente synaptique
- Augmentation de consommation en O2
- Augmentation du volume des capillaires et du flux sanguin
- Augmentation et Hb Oxy et diminution et Hb DésOxy
- IRMf signal augmente
Le signal BOLD se base sur quoi?
Le signal BOLD est un mélange de la concentration relative oxy/désoxy-Hb
- Plus la différence entre oxy et désocy est grande (car il y a moins de désoxy), plus le signal BOLD est grand
Est-ce que le signal BOLD corrèle avec des modèles mathématiques qu’on a faites?
OUI: On a couplé l’activité neuronale et le signal BOLD (dans le cortex visuel)
- Courbe BOLD expérimentale concorde avec courbe la courbe prédite par modelage mathématique
L’IRMf est une modalité à combien de dimensions?
4D:
- Volume (3D)
- Temps
Pour chaque voxel, on a une série de mesures (qq dizaines à qq centaines) séparées dans le temps
Quel type de tâche peut être couplé à une expérience d’IRMf?
Vu que les patients ne peuvent pas bouger dans l’IRM, ils peuvent juste effectuer des tâches simples qui ne recquièrent pas de mouvements
- Ex: ouvrir/fermer yeux
Ces tâches dans l’IRMf permettent de faire quoi?
Contruction d’une carte d’activation:
- On peut comparer le niveau d’activité BOLD de base au niveau d’activité BOLD surant la tâche
- On peut quantifier quelles régions sont spécifiquement plus activées durant la tâche en comparant avec une condition contrôle
