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Archives pour la catégorie exploration du cerveau

Petit rappel sur l’imagerie médicale

août 15

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Les différentes techniques d’imagerie médicale
Suivant les techniques utilisées, les examens d’imagerie médicale permettent d’obtenir des informations sur l’anatomie des organes (leur taille, leur volume, leur localisation, la forme d’une éventuelle lésion, etc.) ou sur leur fonctionnement (leur physiologie, leur métabolisme, etc.). Dans le premier cas on parle d’imagerie structurelle et dans le second d’imagerie fonctionnelle.
Parmi les méthodes d’imagerie structurelles les plus couramment employées en médecine, on peut citer d’une part les méthodes tomographiques basées soit sur les rayons X (radiologie conventionnelle, tomodensitomètre ou CT-scan, angiographie, …) soit sur la résonance magnétique (IRM), les méthodes échographiques (qui utilisent les ultra-sons), et enfin les méthodes optiques (qui utilisent les rayons lumineux).

Les méthodes d’imagerie fonctionnelles sont aussi très variées. Elles regroupent les techniques de médecine nucléaire (TEP, TEMP) basés sur l’émission de rayons gamma par des traceurs radioactifs qui, après injection, se concentrent dans les régions d’intense activité métabolique, les techniques électrophysiologiques qui mesurent les modifications de l’état électrochimique des tissus (en particulier en lien avec l’activité nerveuse) ou encore les mesures thermographiques.
Ces différents types de techniques sont souvent employés de façon complémentaire parfois même au sein d’un même système d’imagerie qui permet alors des acquisitions multimodales, simultanées ou non.
Les champs magnétiques
•    Imagerie par résonance magnétique (IRM), utilisant l’effet d’un champ magnétique intense sur le spin des protons. C’est un procédé tomographique, permettant d’obtenir des « coupes virtuelles » du corps suivant trois plans de l’espace (coupe sagittale, coupe coronale et coupe axiale). En fonction des paramètres choisis, l’IRM permet d’obtenir des images très contrastées de certains tissus en fonction de leurs propriétés histologiques. C’est donc un outil particulièrement utilisé en imagerie cérébrale. Les examens IRM sont considérés à ce jour sans risque sur l’organisme. Cependant, tout objet ferromagnétique, sensible au champ magnétique (piercing, pacemaker, certaines prothèses, etc.), est dangereux.
•    La magnétoencéphalographie (MEG) est une technique de mesure des faibles champs magnétiques induits par l’activité électrique des neurones du cerveau. Contrairement à l’IRM, elle ne repose pas sur l’aimantation préalable des tissus. Par conséquent, la présence d’objet magnétique ne pose aucun risque.
•    La magnétocardiographie est une technique très analogue à la précédente qui consiste à mesurer les champs magnétiques induits par l’activité électrique des cellules du muscle cardiaque au niveau du torse. Elle n’est que très peu utilisée.

La radioactivité
Les techniques de scintigraphie nucléaire reposent sur l’utilisation d’un traceur radioactif qui émet des rayonnements détectables par les appareils de mesure. Ces molécules radiopharmaceutiques sont choisies pour se fixer préférentiellement sur certaines cellules selon le type de diagnostic voulu. Un traitement informatique des données permet ensuite de reconstituer l’origine spatiale de ces rayonnements et de déduire les régions du corps où le traceur s’est concentré. L’image obtenue est le plus souvent une projection mais on peut obtenir une coupe ou une reconstruction 3D de la répartition du traceur.
•    Tomographie d’émission monophotonique (TEMP ou SPECT) : elle utilise l’émission de photons gamma par une molécule marquée par un isotope radioactif injecté dans l’organisme.
•    Tomographie à émission de positon (TEP ou PET) : elle utilise le plus souvent du sucre (un analogue du glucose) marqué par un corps radioactif émettant des positons (e.g., Fluor 18), et permet alors de voir les cellules à fort métabolisme (ex : cellules cancéreuses, infection…).
La TEP permet en général d’obtenir des images de meilleure qualité que la TEMP. Toutefois, le nombre et la disponibilité des radiopharmaceutiques utilisables en TEMP ainsi que le coût modéré des gamma caméras compensent ce défaut.

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L’exploration fonctionnelle du cerveau par l’imagerie cérébrale

mai 9

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Ce n’est pas nouveau, les méandres et circonvolutions énigmatiques du cerveau ont toujours intrigué médecins et chercheurs, mais ce n’est que relativement récemment que nous pouvons explorer le cerveau et tenter de comprendre ses mécanismes au travers de l’imagerie médicale.

En 1875, un médecin anglais, Richard Caton, est le premier à mesurer l’activité neuroélectrique du cortex cérébral en plaçant l’électrode d’un galvanomètre directement en contact avec la surface du cerveau d’animaux craniotomisés. Il montre ainsi que l’activité fonctionnelle (par exemple la vision) correspond à l’apparition d’une polarisation négative dans une zone circonscrite du cortex cérébral.

Premier tracé EEG de 1924
L’enregistrement de l’activité neuroélectrique chez l’être humain débutera avec l’apparition de l’électro-encéphalographie (EEG) mise au point par Hans Berger au cours des années 1920. Cette technique permet pour la première fois d’étudier les corrélats neurophysiologiques des activités cognitives en temps réel avec une excellente résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde. Cet examen reste incontournable pour le diagnostic et la classification des épilepsies.

IRM cérébrale
C’est dans la seconde moitié du XXe siècle que se situe une grande révolution dans l’étude du cortex cérébral, avec la mise au point de méthodes d’imagerie cérébrale non invasives. Le médecin peut voir le cerveau fonctionner sans ouvrir le crâne. Jusque-là, les radiographies standards ne donnaient que des images inexploitables (le cerveau n’étant pas radio-opaque) et l’angiographie cérébrale ne permettait de voir que les axes vasculaires cérébraux. « Grâce à l’introduction des techniques de neuro-imagerie, le niveau molaire de description a pu se substituer au niveau moléculaire dominant. »
Ce fut d’abord le scanner qui permit de visualiser, pour la première fois le cerveau et les zones corticales avec une précision remarquable, puis la résonance magnétique nucléaire (IRM) a considérablement modifié, à son tour, l’étude iconographique des structures corticales.
En 1938, le principe de résonance magnétique nucléaire est découvert par Isidor Isaac Rabi. Cette découverte aboutira, en 1973, à la mise au point de ce qui allait devenir l’imagerie par résonance magnétique ou IRM, simultanément par Paul Lauterbur et Peter Mansfield qui reçurent conjointement un prix Nobel (Prix Nobel de physiologie ou médecine en 2003)

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Intuition et cerveau féminin

oct 29

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Gérer différentes activités en simultané signifie faire appel à différentes zones cérébrales à la fois, donc que les hémisphères droit et gauche du cerveau échangent beaucoup. Or, les deux hémisphères sont reliés par des commissures, des réseaux de fibres nerveuses. Le corps calleux, qui fait le pont entre les deux zones est la plus importante de ces commissures. On comprend pourquoi alors les neurobiologistes ont cherché du côté de ce corps calleux pour expliquer pourquoi les femmes sont capables de faire tant de choses à la fois.

cortex
Au cours de diverses autopsies, les scientifiques ont cru voir une différence sexuelle significative dans l’épaisseur du corps calleux : il serait plus épais chez les femmes que chez les hommes. Ces résultats ont donc encouragé une grande étude morphométrique publiée en 1982. Les résultats confirment les observations antérieures et les chercheurs clament à l’époque que l’épaisseur du corps calleux induit des comportements différents chez l’homme et la femme. Quand il est épais, il permet une meilleure communication intracérébrale, quand il est plus mince, il force l’utilisation d’un seul hémisphère cérébral à la fois.
Et voilà l’explication donnée. Vraiment ? Non. Expliquer ces différences psychologiques avec un outil si variable, paraît douteux.

L’intuition, un mythe ?
Le sujet est devenu presque amusant à force. A la base, on confère aux femmes une sorte de don appelé l’intuition. Grâce à ce don, la femme est apparemment capable, mieux que n’importe quel homme, d’interpréter les non-dits, lire les expressions refoulées à partir d’un simple regard, détecter un problème au moindre sursaut de voix… Mais l’intuition féminine est un mythe. Aucun élément dans le cerveau féminin ne permet d’encourager un tel mensonge.
Pourtant on évoque des causes diverses
» Un gène ? Tout comme certains semble avoir découvert le gène de l’infidélité conjugale, d’autres auraient trouvé le gène de l’intuition. Faux, même si l’information est diffusée par les revues scientifiques les plus prestigieuses. 
» Une hormone alors ! Non plus. Pourtant les hormones sexuelles ont bon dos. Mais aucune activité hormonale caractéristique n’a jamais été enregistrée ni constatée. Quel autre argument ?
» Des capteurs sensoriels à la bonne place. Plus de capteurs et placés différemment. Voilà ce qui pourrait expliquer cette intuition. Vraiment ? Non, cela est impossible.
» L’activité cérébrale. Si ce ne sont ni les gènes ni les hormones les responsables, il faut chercher ailleurs ! Et c’est ce qu’ont fait certains scientifiques.
L’intuition féminine peut davantage être expliquée socialement, par l’apprentissage. Dans nos sociétés, ce sont les petites filles qui jouent à la poupée, les adolescentes qui gardent des enfants. Bref, les femmes sont assez rapidement mises en contact avec l’autre et elles apprennent à le comprendre et anticiper ses réactions précocement. Tout comme l’instinct maternel, l’intuition est une sorte de prix gagné en grandissant. Ce qui est de moins en moins vrai dans nos sociétés où les deux sexes tendent à remplir les mêmes tâches.

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Cerveau féminin versus cerveau masculin

oct 28

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Si donc le volume et le poids du cerveau ne permettent pas de différencier les hommes et les femmes, quels critères utiliser ? Puisqu’il paraît si naturel que le cerveau soit sexuellement marqué, nous devrions pouvoir l’observer.

cerebrale

Après les fanatiques de la crâniométrie du XIXe et leur échec, les scientifiques se sont acharnés à trouver de nouveaux marqueurs justifiant des comportements féminins et masculins. Car oui, nous agissons de manières différentes. Et si les petites filles sont plus nombreuses à passer des heures à converser plutôt qu’à jouer au foot, ce n’est pas pour rien. Le cerveau a donc été passé en revue.
Premier indice, un noyau particulier situé dans l’hypothalamus, une glande du cerveau reliée à l’hypophyse, un gros centre de production d’hormones. Comme chez tous les autres mammifères, ce noyau paraît sensiblement plus gros chez le mâle que chez la femelle.

Un bon indice ? Non. En effet, car nous sommes incapables de dire à quoi sert ce petit noyau et surtout, certaines femmes ont, comparativement, un noyau plus gros que certains hommes. En conclusion, si on étudie un cerveau seul, sans avoir aucun indice sur la personne auquel il appartient, il est impossible de dire s’il s’agit d’un cerveau masculin ou féminin à partir de ce seul indice. Ce qui est largement confirmé par l’imagerie cérébrale : sans indice préalable, on ne peut pas distinguer, sexuellement, deux cerveaux en activité.

cerveau
Et ne prouve rien…
Après ce nouvel échec, d’autres zones ont été observées : le corps calleux, la taille des hémisphères droit et gauche etc. Tout a été imaginé. Seulement voilà, aucune étude ne semble concluante. Et si la science se trompait de terrain d’étude ? Oui, hommes et femmes sont différents de par leurs comportements, mais les différences ne s’expliquent pas toujours par la biologie. Nos différences peuvent simplement résulter d’une éducation différente. Notre cerveau, à la naissance, n’est qu’une cire molle qui sera sculptée par nos apprentissages, nos expériences, notre éducation et nos propres réactions. Nous naissons sans doute, hommes comme femmes, avec une structure cérébrale semblable, qui se spécifiera en fonction de nos environnements.
Vraiment ? Oui et non, car à la naissance, le cerveau possède bien un sexe et il va le garder. Simplement, les impacts de cette sexualisation cérébrale sont très largement fantasmés.
Mais pour le vérifier, repassons par la seule et unique sexualisation du cerveau puis reprenons, une à une, les spécificités de chaque sexe afin de voir si elles sont réellement marquées par une caractéristique cérébrale. Pour cela honneur aux dames.

Techniques d’exploration du cerveau

oct 12

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Outils de la neuroimagerie structurelle

cerveau

Neuroimagerie fonctionnelle

L’imagerie fonctionnelle cherche à caractériser le cerveau en action. L’usage traditionnel de ces méthodes consiste à faire effectuer une tâche cognitive à un individu et à mesurer le signal produit par l’activité cérébrale. Suivant les techniques et les outils mathématiques employés, il est possible de retrouver, avec plus ou moins de précision, quelle région du cerveau était particulièrement active et à quel moment de la tâche cognitive.

Outils de la neuroimagerie fonctionnelle

* L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) consiste à mesurer le signal BOLD qui reflète le taux d’oxygénation du sang dans le cerveau. Par un mécanisme encore mal expliqué, appelé réponse hémodynamique, l’afflux de sang oxygéné augmente dans les régions qui consomment de l’énergie. Ainsi, il est possible, par cette méthode, de connaître avec une grande précision quelles régions du cerveau sont spécialement actives lors d’une tâche donnée. Depuis les années 2000, la technique de l’IRM fonctionnelle événementielle donne accès à la dynamique du signal BOLD (avec une résolution temporelle d’environ une seconde) mais cela reste bien plus lent que la dynamique des processus cognitifs.

* La tomographie par émission de positrons (TEP) consiste à mesurer les modifications du débit sanguin au moyen d’un traceur radioactif qu’il faut préalablement injecter par voie intraveineuse. La diffusion du traceur et la modulation du débit sanguin étant des phénomènes relativement lents, cette technique ne donne pas accès à la dynamique des mécanismes neuronaux. Ceci en fait une technique aujourd’hui de moins en moins utilisée pour l’imagerie fonctionnelle. Par contre en utilisant des radiotraceurs ayant une affinité avec certains neurorécepteurs, la TEP permet de mesurer sélectivement l’activité neuronale liée à un mécanisme physiologique précis.

* L’électroencéphalographie (EEG) fut la première méthode de neuroimagerie non invasive, mise au point en 1929, par le neurologue Hans Berger. Contrairement aux deux méthodes dites métaboliques, c’est une mesure directe de l’activité électrique. L’EEG est relativement peu précise spatialement mais elle offre une résolution temporelle limitée seulement par la vitesse de l’électronique de mesure. Une première approche consiste à mesurer des potentiels évoqués : en répétant une même stimulation un grand nombre de fois, il est possible de mettre en évidence des ondes positives et négatives caractéristiques des différentes étapes du processus traitement de l’information (e.g., N100, P300, N400). Une autre approche consiste à mesurer les modifications des activités rythmiques qui semblent jouer un rôle fonctionnel important dans la cognition.

* La magnétoencéphalographie (MEG) offre une information relativement similaire à l’EEG, mais elle mesure les champs magnétiques induits par l’activité cérébrale. L’intérêt de la MEG réside dans le fait que, contrairement aux champs électriques, les champs magnétiques ne sont quasiment pas déformés par leur passage au travers des tissus organiques (notamment l’interface entre le liquide céphalo-rachidien et le crâne). Tout comme avec l’EEG, il est possible, via une analyse mathématique du signal de reconstruire les sources du signal électromagnétique. Cela permet d’identifier avec une plus ou moins grande précision les régions d’où sont émis les potentiels évoqués. Cependant, ces techniques de localisation spatiale allongent considérablement le temps de traitement des données et restent encore marginales.

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Imagerie médicale accès au cerveau

oct 10

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L’imagerie cérébrale (dite aussi neuro-imagerie) désigne l’ensemble des techniques issues de l’imagerie médicale qui permettent d’observer le cerveau, en particulier lorsque qu’un individu exécute une tâche cognitive.

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L’observation du cerveau par autopsie était imprécise et incomplète, du fait notamment de l’observation post mortem d’un organe figé, laquelle ne pouvait rendre compte du déplacement des tumeurs cérébrales à l’origine de troubles cognitifs, comme l’aphasie. Le développement des techniques d’imagerie médicale couplé aux méthodes de la psychologie cognitive et expérimentale (par exemple, la psycholinguistique) a permis d’observer in vivo l’activité électrique et les flux sanguins dans le cerveau, dont les variations permettent de déterminer les zones cérébrales sollicitées par différents processus cognitifs. Les outils de la neuroimagerie (IRM, tomographie à émission de positrons, électroencéphalographie, magnétoencéphalographie,…) ont ainsi largement participé aux progrès des sciences cognitives depuis les années 1990 (voire avant, dès les années 1950 pour l’électroencéphalographie), contribuant à ce qu’on a appelé la décennie du cerveau.

L’imagerie structurelle (dite aussi anatomique) cherche à identifier, localiser et mesurer les différentes parties de l’anatomie du système nerveux central. Dans la pratique médicale clinique, elle permet d’identifier la localisation et l’extension d’une lésion cérébrale dans une visée diagnostique et/ou d’intervention chirurgicale.

Dans le cadre de la recherche en neurosciences cognitives. L’imagerie structurelle apporte des éléments pour interpréter les observations comportementales en neuropsychologie. En déterminant à quelles lésions correspond un déficit cognitif donné, il est possible d’établir que la région cérébrale lésée intervient dans le mécanisme sous-jacent. Ainsi, c’est en observant, post mortem, que le cerveau d’un patient devenu incapable de parler à la suite d’un accident vasculaire cérébral présentait une zone détruite dans le lobe frontal gauche, que Paul Broca déduisit le rôle de cette région dans les processus de langage.

Plus récemment, avec l’augmentation de la précision des mesures, il est devenu possible de corréler la mesure du volume (ou de la densité de neurones) d’une région cérébrale avec des résultats comportementaux. Ainsi, une étude a montré qu’une structure cérébrale impliquée dans la mémoire spatiale, l’hippocampe (cerveau), était plus développée chez les chauffeurs de taxis londoniens que dans la moyenne de la population, et ce d’autant plus qu’ils conduisaient depuis longtemps.

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A la découverte du cerveau !

sept 18

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Il pèse en moyenne 1,4 à 1,8 Kg chez l’adulte, soit 2% du poids du corps humain. Son volume équivaut à celui d’une brique de lait. Il ressemble à un petit chou-fleur, il est visqueux et gélatineux, il s’agit du cerveau, cette machine aussi exceptionnelle que mystérieuse.

Planète cerveau est là pour vous.

Comprendre cet organe qui contrôle toutes nos pensées et la plupart de vos mouvements. Central et vital. le cerveau est constitué de 100 milliards de cellules nerveuses (soit autant que d’étoiles dans la galaxie). C’est le quartier général de notre système nerveux central. Ces cellules appelées neurones sont connectées les unes aux autres et se répartissent entre les hémisphères droit et gauche. Elles transmettent et reçoivent des messages des différentes parties de l’organisme.

Regarder un image, apprécier un air musical, planifier un trajet, rires avec ses amis, danser la salsa… Autant de gestes de la vie quotidienne que vous accomplissez sans y penser grâce à votre cerveau.

Les techniques d’imagerie médicale permettent d’explorer cette planète.

cerveau

Complexe la planète cerveau, origine des dysfonctionnements qui sont à l’origine des pathologies suivantes. maladie d’Alzheimer, maladie de Parkinson, épilepsie, sclérose en plaque et AVC (accident vasculaire cérébral). Diagnostics, mécanismes biologiques et types de traitements existant pour chacune de ces maladies.

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