CNRS : Centre National de la Recherche Scientifique
Liens utiles CNRSLe CNRSAnnuairesMots-Clefs du CNRSAutres sites
Accueil Sciences du vivant - Centre National de la recherche scientifiqueAccueil Sciences du vivant - Centre National de la recherche scientifique
  Accueil > La recherche en sciences du vivant > Parutions > Le cerveau à plusieurs niveaux : le premier enregistrement trimodal

sur ce site :

Parutions

 

Le cerveau à plusieurs niveaux : le premier enregistrement trimodal

 

L'activité du cerveau humain est fréquemment étudiée à partir de mesures prises à la surface de la tête, comme c’est le cas pour l'électroencéphalographie ou la magnétoencéphalographie. Certaines motivations cliniques justifient des mesures intra-cérébrales qui sont rendues possibles par l’implantation d'électrodes à l'intérieur du crâne. Ces trois approches offrent des visions complémentaires de l'activité cérébrale sur le plan spatial et temporel. Une collaboration entre le Laboratoire de psychologie cognitive, l’Institut de neuroscience des systèmes et le service de Neurophysiologie de l’hôpital de la Timone a rendu possible la première étude au cours de laquelle ces trois mesures ont pu être réalisées de façon simultanée. Ce travail, rapporté dans la revue Neuroimage, a permis de comparer directement les visions locales et globales de l'activité cérébrale. Il offre ainsi une opportunité inédite de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau.

 

L'étude de l'activité cérébrale s'effectue, dans la très grande majorité des cas, en recueillant des mesures à l'extérieur de la tête, à la surface du scalp ou à faible distance de celui-ci. Tel est le cas des électroencéphalogrammes (EEG), outil usuel de la clinique à travers le monde, ou de la technique moins répandue de magnéto-encéphalographie (MEG). Ces mesures renseignent sur l'activité neuronale avec une résolution temporelle de l'ordre du millième de seconde. Elles ont des applications en recherche fondamentale, pour mieux comprendre le traitement de l'information effectué par le cerveau, mais aussi en clinique, par exemple pour mieux diagnostiquer l'épilepsie. Effectuées à la surface de la tête et donc à distance des structures dans lesquelles l'activité cérébrale prend effectivement place, ces mesures offrent une vue un peu floue de l'origine spatiale de ces activités. En effet, il est nécessaire d'appliquer des méthodes complexes de traitement du signal pour reconstruire les sources corticales qui génèrent cette activité. Ces méthodes sont sensibles à différentes formes de bruit et dépendent des hypothèses mathématiques employées. De plus, il n'est pas garanti que l'on puisse identifier correctement l'activité émanant de structures enfouies profondément dans le cerveau, comme l'hippocampe et l'amygdale, structures clés dans la mémoire et le traitement des émotions. Pour ces raisons, il est important de bien définir ce qu’il est possible de capter à partir de la surface, en fonction du type d'activité ayant réellement lieu à l’intérieur du cerveau.


Dans certains cas, les mesures de l'activité cérébrale ne sont pas faites à la surface du scalp mais in situ à l'intérieur du cerveau. C'est le cas de certains patients en évaluation préchirurgicale de l'épilepsie qui peuvent bénéficier d'une investigation intracérébrale pour compléter les investigations non-invasives. Ces implantations d’électrodes sont faites uniquement à visée diagnostique, mais elles constituent en outre une opportunité pour mieux comprendre les générateurs des signaux observés à la surface. Ces données sont d’une grande utilité, tout en ne reflétant que l’activité d’un sous ensemble limité de régions cérébrales correspondant aux sites d’implantation. 


L’idéal serait de pouvoir accéder à ces différents niveaux d’enregistrement de façon simultanée, seul moyen d'obtenir la vision d'une même activité cérébrale à travers les trois types de signaux complémentaires. Or, si ces mesures sont effectuées en routine de manière séparée, l’enregistrement simultané des trois signaux représente un défi à plusieurs niveaux. Il doit être mené par une équipe pluridisciplinaire et présente de multiples contraintes techniques. De plus, les signaux sont difficiles à analyser car ils proviennent de nombreux capteurs de nature différente.


A-S Dubarry et coll. ont relevé ces défis dans leur étude qui est le fruit d’une collaboration fructueuse entre ingénieurs, neuroscientifiques, médecins et chirurgiens ayant permis de surmonter les difficultés posées par le recueil simultané de ces trois types de signaux chez un humain. Pour la première fois au monde, cette équipe a enregistré de façon simultanée les trois modalités : EEG, MEG et EEG intracérébral. L'enregistrement a porté sur une patiente éveillée, dans le cadre d’un protocole de stimulation visuelle.


L'analyse des données a montré la correspondance entre les activités évoquées par des stimulations visuelles sur les trois modalités. En outre, les chercheurs ont élaboré une nouvelle approche de traitement du signal permettant l’intégration des trois types de signaux dans un nouveau modèle d’interprétation. Cette approche a permis de mesurer un couplage des signaux enregistrés au niveau de chaque événement neuronal.


Cette nouvelle technique ouvre de nombreuses possibilités. Elle permet de mieux comprendre la nature des signaux que l'on enregistre chez l'humain, mais aussi de disposer d’un outil d'investigation du cerveau à plusieurs échelles qui offre une vision de son fonctionnement à la fois locale et globale.

 


 

figure : Trois techniques d'exploration du cerveau réunies en un seul enregistrement, chez un patient en évaluation préchirurgicale de l'épilepsie : EEG intracérébral (mauve), EEG de surface (bleu) et magnétoencéphalographie (jaune).

© Dubarry / CNRS

 

En savoir plus

  • Simultaneous recording of MEG, EEG and intracerebral EEG during visual stimulation : From feasibility to single-trial analysis, Dubarry AS, Badier JM, Trébuchon-Da Fonseca A, Gavaret M, Carron R, Bartolomei F, Liégeois-Chauvel C, Régis J, Chauvel P, Alario FX, Bénar C, Neuroimage(2014), doi : 10.1016/j.neuroimage.2014.05.055


Contact chercheurs

  • Anne-Sophie Dubarry
    Tél. : 04 13 55 09 60
    Laboratoire de psychologie cognitive (CNRS/Université Aix-Marseille)
  • Christian Bénar
    Tél. : 04 91 38 55 62

    Institut de Neuroscience des Systèmes (Inserm/Université Aix-Marseille)

  • François-Xavier Alario
    Tél. : 04 13 55 09 72

    Laboratoire de psychologie cognitive (CNRS/Université Aix-Marseille)

 

Accueil du Sitecontactimprimer Plan du sitecredits