Techniques et méthodes en neurosciences, exploration fonctionnelle Flashcards
Citer 2 méthodes pour localiser des strucutres nerveuses impliquées dans des comportements par mesure de l’activité métabolique
Citer 2 méthodes pour localiser des strucutres nerveuses impliquées dans des comportements par mesure de l’activité métabolique
- Méthode au désoxyglucose
- méthode au c-fos
Détailler la méthode au désoxyglucose
Détailler la méthode au désoxyglucose
Objectif : in-vitro, localiser des structures nerveuses impliquées dans des comportements, par mesure de l’activité métabolique.
Principe :
normalement, quand un neurone libère du glutamate, une partie est captée par les astrocytes voisins, ce qui informe qu’il doivent l’approvisionner en énergie (glucose => ATP). Le glucose passe du sang aux astrocytes puis aux neurones actifs
- injecter du desoxyglucose radioactif (2-DG) dans le sang
- il s’accumule dans les astrocytes proches des neurones les plus actif
- on tue l’animal, on fait des coupes, on localise le 2-DG radioactif.
Détailler la méthode C-fos
Détail de la méthode c-fos
Quand un neurotransmetteur se fixe sur un neurone (neurone actif), il va activer le gène c-ofs, qui fabrique une prot c-fos. Elle aura pour rôle de réguler l’expression du génome.
Cette prot c-fos peut être détectée : on tue l’animal, on fait des coupes, on localise c-fos par immunohistochimie.
Ex :
injecter une substance douloureuse à un lapin,
sacrifice
analyse
visualisation des neurones impliquées dans le traitement du message douloureux.
Expliquer comment tracer des voies nerveuses in-vitro
Expliquer comment tracer des voies nerveuses in-vitro
Quand on a déjà identifié une zone impliquée dans un comportement, on cherche à quoi elle est liée (par où passent les informations qui arrivent AFFERENTES et qui sortes EFFERENTES)
On fait des microinjections de marqueurs cellulaires particuliers dans la zone active identifiée. Elles sont capables de migrer dans un sens ou dans l’autre.
Ex de traceurs rétrogrades : fluorogold
Ex de traveur antérograde : lectines
J’imagine qu’il faut tuer puis couper l’animal pour l’étudier sous microscope
Citer 3 methodes invasives d’exploration fonctionnelle in-vivo
Citer 3 methodes invasives d’exploration fonctionnelle in-vivo
- Méthode stéréotaxique
- ablation et lésions expérimentales
- enregistrement et stimulation de l’activité nerveuse in-situ
détailler la méthode Stéréotaxique
détailler la méthode Stéréotaxique
- réalisation d’un atlas stéréotaxique du cerveau d’un animal (grace à de coupes histo). Ex , atlas stéréotaxique du rat. On fixe un point de repère , le point de BREGMA
- Fixation du crane d’un autre rat sur un appareil stéréotaxique : on saisit un point avec des coordonnées spatiales précises (sur l’humain on travail à partir d’images IRM du patient, puisqu’il serait de mauvais gout de le découper d’abord)
- on introduit précisement des instruments permettent des lésions ou des mesures dans le cerveau.
détailer les méthodes d’ablation et de lésions expérimentales, avec les différents types de lésions et les problèmes associés
détailer les méthodes d’ablation et de lésions expérimentales
Par méthode stéréotaxique, on lèse / détruit /enlève une partie du cerveau => on observe des conséquences sur le comportement.
4 types de lésions : les 3 premières sont à effet permanent.
- lésion par aspiration (surtout pour le cortex)
- lésion electrolytique (dans le noyau à détruire)
- lésion neurochimique (micro injection de substances toxiques)
- anesthésique local (effet temporaire)
Attention ! on lèse souvent plus que ce que l’on souhaitons au départ, donc attention à l’interprétation des résultats.
De plus toutes les régions sont interconnectées et fonctionnent en réseau.
=> donc à confirmer et contrôler par d’autres approches.
détailler les méthodes d’enregistrement et de stimulation de l’activité nerveuse in-situ
détailler les méthodes d’enregistrement et de stimulation de l’activité nerveuse in-situ
Enregistrement grace à des électrodes implantées par stéréotaxie => on enregistre les modifications de l’activité electrique (PA, PPSE, PPSI) => signaux electriques faibles qu’il faut amplifier. ils sont difficiels à interpréter.
On peut faire des enregistrements pendant la présentation d’un stimuli, ou pendant l’execution d’un acte moteur.
cela peut se faire sur :
- l’animal anesthésié (analyse des systèmes sensoriels)
- sur l’animal chronique (les electrodes sont implantées pour une lingue durée)
Stimulation : on implante des electrodes pour stimuler des zones :
- utile pour traiter certaines maladies de Parkinson et certaines dystomies
- en test pour d’autres pathologies (despression sévère, TOC, anorexie)
Citer des méthodes d’exploartion fonctionnelle in-vivo NON INVASIVES
Citer des méthodes d’exploartion fonctionnelle in-vivo NON INVASIVES
Mesure directe de l’activité des neurones et en temps réél, très bonne résolution temporelle, résolution spatiale médiocre (mesure à distance du signal)
- EEG = electroencéphalographie
- PE = potentiels évoqués
- MEG = Magnéto Encéphalographie
- Champs magnétiques évoqués
Mesures indirectes par fluctuation du débit sanguin, très bonne résolution spatiale , résolution temporelle médiocre :
- IRMf = Imagerie par raisonnance magnétique fonctionnelle
- TEP = tomographie par emission de positons
autres :
- NIRS = spectroscopie proche infrarouge
- TMS = Stimulation magnétique transcranienne
L’electroencéphalographie
Expliquer le principe,
L’electroencéphalographie
Expliquer le principe, le positionnement, les enregistrements, l’analyse spectrale (les différents rythmes : question suivante)
Principe :
- enregistre l’activité globale du cerveau
- EEG enregistre une différence de potentiel entre 1 electrode de référence (posée sur l’oreille par ex) et une autre sur le scalp.
- les signaux sont faibles, il faut les amplifier
- Le cortex humain est constitué de macro- colonnes de neurones (6 couches). L’excitation d’1 neurone provoque l’ouverture de canaux ioniques :
- courants electriques interieurs
- courants electriques exterieur : ces derniers ont recueillis par des electrodes. ils sont détectables si somme de 100 000 à 1milion de neurones activés dans queqlues mm3 de cortex
- il y a une sommation spatiale des courants dans la colonne de neurones : l’EEG enregistre bien les activités des sources radiales, donc dans les gyrus (pas dans les sillons)
EEG
le positionnement, les enregistrements, l’analyse spectrale, ryhtmes, pathologies destectables
EEG
Pour effecturer un enregistrement : il faut poser les electrodes sur le scalp :
- bonnet à electrodes
- 21 electrodes dans le système 10-20 (il existe d’autre types de bonnet)
- les régles de positionnement sont standardisées : système internation al 10-20. Permet de comparer un individu à lui même au cours du temps / Permet de comparer deux individus.
ElectroEncéphaloGramme obtenu :
amplitude mesurée en mV en fonction du temps.
Une ligne d’enregistrement correspond à une electrode, c’est à dire à plusieurs neurones car il y a sommation des activité (si les activités sont désinchronisées, on obtient un signal de faible amplitude et grande férquence / si les activités sont synchronisées, on obtient un signal de grande amplitude et faible fréquence).
- Calcul des fréquences : nombre de cycles / seconde en Hertz
- Les différents rythmes à connaitre :
- rythme Béta (13 à 60 Hz) sujet eveillé, alerte, traite l’information activement
- rythme alpha (8 à 12 Hz) sujet yeux clos, mais eveillé, détendu
- rythme théta (3 à 8 Hz) activité lymbique, mémoire, émotions
- rythme delta (0,5 à 3 Hz) sommeil profond ou coma
- => Les rythmes varient selon les zones explorée, l’état physiologique du sujet, l’état de vigilance du sujet.
L’analyse spectrale :
on décompose un signal d’EEG, on peut aussi ajouter la localisation spatiale d’une fréquence sur le scalp.
Pathologies détectables à l’EEG :
- épilepsie
- coma
- tumeurs cérébrales
- hémoragies cérébrales
Les Potentiels évoqués
Expliquer les objectifs, le principe, ce que l’on obtient, les problèmes posés
Les Potentiels évoqués
Expliquer les objectifs, le principe, ce que l’on obtient, les problèmes posés
Les Potentiels évoqués sont une méthodes d’analyse du signal EEG.
Ce sont des petites variations phasiques de l’activité electrique du cerveau :
- induites par un évenement exterieur (ex ; stimulation sensorielle)
- ou d’origine interne (ex : acte moteur, focalisation de l’attention)
Hypotèses de base :
- il existe un unique patern d’activité pour un état fonctionnel donné
- des processus cognitifs différens sont nécessairement sous tendus par des parterns d’activité neuronale différents.
Objectif de cette annalyse :
- observer comment l’activité cérébrale est modulée en réponse à une tâche particulière
- isoler assez précisement les différentes étapes de traitement sensoriel et cognitif impliqués dans une tâche.
Repésentation :
- Spatiale : représentation du scalp à l’aide de couleurs variant suivant les PE). Note, la résolution spatiale est médiocre.
- temporelle : par différentes mesures en fonction du temps
Problème :
Les potentiels sont d’amplitude très faible, noyés dans le fruit de fond biologique et environnemental.
Solutions :
- aplifier le signal EEG
- techniques de moyennage des portions d’EEG. => trouver le signal qui reste similiare d’un essai à l’autre (il faut donc faire plusieurs essais)
Les potentiels évoqués
détailler le principe
Les Potentiels évoqués
Ce que l’on analyse :
- la latence : donne des indications sur la rapidité d’engagement, la succession temporelle
- l’amplitude : donne des informations sur le degré d’engagement, les “ressources allouées” ou “efforts fournis” pour un traitement
- la topographie : donne des information sur l’équivalence fonctionnelle, est ce que les traitements, les processus mis en jeu sont les mêmes ?
- LA COMPOSANTE : elle est calculée à partir de la latence, de la toposgraphie et de la sensiblité aux manipulations expérimentales. Avec l’étude des composantes, on cherche à discerner les caractèristiques spécifiques des PE associés à différentes étapes de traitement sensoriels et cognitifs.
Ex P300, N170 (autisme et traitement des visages)
La présentation d’un visage est associée à l’apparition d’un large pix négatif au niveau des électrodes occipito-parietale à une latence d’environ 170s. Cette composante refléterait le traitement des visages.
Chez des personnes autistes qui présentent des déficits de reconnaissance des visages, on a pu observer des paterns de traitement anormaux des visages à l’IRMf. Pour ces personnes, la N170 est plus tardive. chez les personnes autistes, pas de différences lorsque le visage est présenté à l’envers.
Ce patern pourrait refléter une incapacité pour es personnes autistes à développer l’expertise de traitement des visages que l’on observe chez les personnes typiques.
MEG Magnétoencéphalographie
Expliquer le pricipe, l’enregistrement, l’appareil, et ce que sont les champs magnétiques évoqués
MEG Magnétoencéphalographie
Expliquer le pricipe, l’enregistrement, l’appareil, et ce que sont les champs magnétiques évoqués
Principe : Tout courant éléctrique engendre un champ magnétique autour de lui. La transmission de l’influx nerveux est electrique. La Magnétoencéphalographie enregistre les champs magnétiques cérébraux engendrés par l’activité electrique des neurones. C’est la résultante de l’activité de plusieurs centaines de milieurs de neurones organisés en macro-colonnes (Champs magnétiques très faibles) qui est captée.
Enregistrement :
- on place un circuit electrique fermé dans le champ magétique,
- le champ magnétique engendre dna sl circuit, un courant appelé courant induit.
- oon mesure l’intensité du courant pour en déduire celle du champ electromagnétique
=> pour cela, utilisation de capteurs très sensibles = SQUIDS
appareil :
- capteurs squids dans un enorme casqeu rempli d’hélium liquide
- à proximité du scalp (sans contact)
- le tout dans une pièce blindée
Enregistrement :
de l’activité cérébrale en temps réél
avec une excellent résolution temporelle
Permet de suivre le cerveau pendant des tâches complexes (lecture, langage, apprentissage…) , étude des grandes fonctions chez l’adulte et chez l’enfant, permet l’étude clinique de la schizophrènie, épilepsie…
En complément, pour une meilleure utilisation spatiale, on peut utiliser l’IRM
Les champs magnétiques évoqués
Les champs magnétiques évoqués
On peut isoler l’activité magnétique cérébrale spécifiquement associée à une stimulation ( ou tâche), puis appliquée une technique de moyennage.
On étudie :
- la latence,
- l’amplitude
- la topographie
- => on en déduit la composante
Spectroscopie proche de l’infrarouge (NIRS)
Spectroscopie proche de l’infrarouge (NIRS)
La spectroscopie proche infrarouge est une méthode de mesure indirecte de l’activité métabolique des neurones via les variations de débit sanguin. Elle utilise la lumière proche infrarouge (qui se situe à proximité immédiate du spectre visible) pour mesurer l’oxygénation du tissu cérébral.
cette lumière, émise par une source positionnée sur le scalp, se disperse facilement dans les tissus cérébraux puis est en partie absorbée par l’hémoglobine dans les capillaires sanguins qui irriguent le cerveau.
Un détecteur placé à proximité de la source généralement à environ 3 cm de distance) recueille et mesure la lumière diffusée Le spectre d’absorption des photons étant different pour l’hémoglobine oxygénée et désoxygénée d’une part, et l’activité neuronale influençant le ratio oxy/ désoxyhémoglobine d’autre part.
Les principaux avantages de la NIRS :
- caractère non invasif,
- son relativement faible coût,
- sa petite taille,
- sa portabilité (on peut l’utiliser sur une personne en mouvement),
- son fonctionnement silencieux
Cependant, sa résolution spatiale est plus faible que celle de l’ IRMf (de l’ordre du cm) et elle ne peut mesurer l’activité cérébrale qu’au niveau de la surface du cerveau.
