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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