TD 7-8 : IRMf Flashcards
Qu’est-ce que l’IRMf?
L’Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est une application de l’imagerie par résonance magnétique permettant de visualiser de manière indirecte l’activité cérébrale. Elle consiste à enregistrer des variations hémodynamiques cérébrales (variation du flux sanguin) locales et minimes lorsque ses zones sont stimulées. La localisation des zones cérébrales activées est basée sur l’effet BOLD (Blood Oxygen Level Dependent), lié aux propriétés magnétiques de l’hémoglobine contenue dans les globules rouges du sang. L’IRMf permet d’obtenir des images fonctionnelles à la résolution 2-3 mm en 1-2 secondes, en contenu et sans injection de produit radioactif. C’est ainsi un outil non invasif.
Explique les bases physiologiques du signal BOLD
Dans l’IRMf, nous n’utilisons pas des indices directs via l’activité métabolique. Donc, ce qu’on regarde dans l’IRMf, c’est l’augmentation du débit sanguin. Lorsqu’une région cérébrale est activée, les neurones deviennent plus actifs et consomment plus d’oxygène. Cela induit à une augmentation de volume d’oxyhémoglobine. Donc, après les capillaires, nous trouvons plus d’oxyhémoglobine par rapport à désoxyhémoglobine lorsqu’une région est activée.
Les propriétés magnétiques de l’hémoglobine diffèrent si elles sont chargées ou non en oxygène. L’oxyhémoglobine est diamagnétique et est ainsi très faiblement influencée par le champ magnétique tandis que la désoxyhémoglobine est paramagnétique. Donc, une augmentation d’oxyhémoglobine et diminution de désoxyhémoglobine induite à une diminution de la hétérogénéité magnétique, ce qui par la suite augmente le signal BOLD.
Explique les étapes de l’effet BOLD
Le signal BOLD est le changement d’oxygénation dans le sang. Suite à la présentation d’un stimulus, nous trouvons une premier “dip” du signal BOLD qui se traduit pas une augmentation de désoxygènation dans le sang. Ensuite, le signal BOLD augmente où le débit sanguin augmente (= effet BOLD). Le signal BOLD reste élevé jusqu’à la fin de l’activité. Ensuite, il diminue, c’est ce qu’on appelle l’”undershoot”, où on trouve une surconsommation d’oxygène. Puis le** signal BOLD reviennent dans son état initial** (= 0).
Quels sont les différents méthoeds
La méthode de soustraction se fait via deux conditions qui ne diffèrent que dans le processus cognitif qui nous intéresse. On compare les images cérébrales acquises dans 2 conditions (contrôle et test). Les régions de différence reflètent l’activation cérébrale impliquée dans la tâche, impliquant le processus cognitif qu’on veut étudier. Des calculs statistiques révèlent les régions davantage activées durant la tâche cognitive qu’au repos (test - contrôle).
La méthode paramétrique se fait par l’utilisation d’une variation continue d’un paramètre de stimulation/tâche. On mesure ici la corrélation entre l’activité cérébrale et les variations du paramètre de la stimulation. Il est possible de trouver un effet linéaire, un effet quadratique (f(x) = ±x²), etc. L’avantage ici est qu’on n’a pas besoin d’une condition contrôle.
Quels sont les différents paradigmes de l’IRMf?
Lors d’un paradigme en bloc, les activités sont organisées en blocs de quelques dizaines de secondes avec la présentation d’un stimulus qui alternent à intervalles réguliers. Au sein d’un même bloc, les réponses hémodynamiques se chevauchent et s’accumulent avant de former un plateau.
- L’avantage de ce paradigme est qu’il est facile à mettre en œuvre. Par contre, ce paradigme n’est pas compatible à tous types de tâches. De plus, il y a un risque d’habituation et ainsi une diminution de concentration sur la tâche. De plus, les processus sont transitoires et peu ou pas explorés.
Lors du paradigme événementiel, les activités/stimuli sont uniques. On utilise un enchaînement pseudo-aléatoire, ce qui évite l’anticipation et l’effet d’apprentissage. On fait une mesure de la performance de la réponse et une évaluation de la réponse hémodynamique locale lors des différentes activités. On distingue le paradigme événementiel lent (spaced mixed trial), qui permet de regarder la tendance hémodynamique du signal BOLD un à un, et le paradigme événementiel rapide (rapid mixed trial), permet de récupérer la performance des sujets entre chaque essais, qui est différent du paradigme en bloc, qui calcule l’activité moyenne dans chaque bloc.
- L’avantage du SMT est que les processus transitoires sont plus accessibles permettant une meilleure analyse de l’activité hémodynamique. Par contre, il y a un rendement^ faible car le signal du stimulus est moins bon et nécessite plus d’essais.
^yield
Quels sont les appareils utilisés lors d’une IRMf
En IRMf, il est possible d’utiliser:
- Un écran avec miroir, pour présenter des stimulations visuelles.
- Un casque, pour présenter des stimulations auditives.
- Un ordinateur, permettant la synchronisation, l’enregistrement des données et la présentation des stimulations.
- Appareil d’oculométrie, permettant de mesurer les mouvements des yeux.
- Des bouton(s) réponses permettant la mesure du TR, la justesse de la réponse, etc.
Quels types de stimulations (tâches) est-il possible d’utiliser en IRMf?
Stimulations visuelles : On presenté des stimuli visuel en 2D ou en 3D et mesure le mouvement des yeux via l’oculométrie et le TR et la justesse de la réponse via les boutons de réponse.
Stimulations auditives : On présente des stimuli auditifs via un casque et mesure les TR et la justesse de la réponse via des bouton(s) de réponse. On va préférer les méthodes soustractives dans ce type de tâche, en partant du principe que le bruit est le même dans la condition contrôle et la condition tâche, car l’IRM fait déjà beaucoup de bruit.
Stimulations visuelles et auditives combinées
Stimulation olfactives : Un appareillage permet de diffuser des odeurs, afin d’étudier le rapport aux odeurs (ex. anosmie, parosmie).
Stimulation vestibulaires : On utilise une électrode sur le nerf, permettent une dépolarisation du nerf vestibulocochléaire, provoquant une sensation de rotation, d’inclinaison, ou des vertiges.
Stimulation haptiques : On laisse le participant explorer un objet avec la main et mesure les stimuli somesthésique (touche, température, etc) et les mouvements de la main, en évitant de bouger la tête (ex. appuyer sur les boutons de réponse dans l’exploration haptique). Les mouvements des jambes sont difficiles à mesurer car ils sont des sources de mouvements de la tête. Ces paradignmes sont effectués en bloc.
Toutes les sensations proprioceptives et kinesthésiques sont très difficiles à étudier en IRM (on va plutôt utiliser l’EEG).
La perception de l’espace est-elle multisensorielle? Comment répondre à cette question via un protocole IRMf?
Le gyrus parahippocampique (ou gyrus hippocampique) entoure l’hippocampe et fait partie du système limbique. La zone de place parahippocampique (ou « Parahippocampal Place Area », PPA en anglais) est impliquée dans la perception de l’agencement de l’espace.
Le traitement de l’agencement spatial au niveau de la PPA dépend t-il uniquement de la modalité visuelle ou cette aire peut-elle également être activée par une autre modalité perceptive (ex. stimulations haptiques)?
Des participants voyants et aveugles sont recruté et passent une condition visuelle (exploration des photos en noir et blanc représentant des scènes et des objets) ou une condition haptique (exploration des structures géométriques représentant des scènes et des objets. La tâches est d’indiquer si la 5e stimulus est similaire ou différente d’un des stimuli présentés auparavant. Ce paradigme se fait en blocs.
Les résultats montrent que les stimuli haptiques sont également impliqués dans la PPA. Ainsi les aires spécialisées dans l’agencement spatial ne sont pas visuelles, mais amodales.
