Grâce au développement de l'imagerie cérébrale, nous pouvons " voir " le cerveau travailler.
Le cerveau n'est jamais inactif et des informations sous forme de courant électrique circulent en permanence. Dès 1929, Berger a montré qu'il était possible d'enregistrer cette activité électrique cérébrale. C'est l'électro-encéphalographie, qui a longtemps été la seule méthode disponible pour explorer le cerveau vivant.
Les autres méthodes d'imagerie sont beaucoup plus récentes : 1972 pour la magneto-encéphalographie, 1975 pour la tomographie par émission de positons, 1973 pour l'imagerie par résonance magnétique anatomique, et enfin 1992 pour le premier examen en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.
Les méthodes d'imagerie sont de deux types, les méthodes à haute résolution temporelle comme par exemple les potentiels évoqués électriques (PE) et les méthodes à haute résolution spatiale, comme par exemple l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).  Découvrez ces méthodes avec Fred (C'est pas sorcier FR3) | | Dans notre page Podcast et Videos, vous pouvez retrouver Fred et bébé Romain qui participent à nos études en potentiels évoqués et en IRM | |
| L'électro-encéphalographie et la magnéto-encéphalographie | 
L'électro-encéphalographie consiste en l'enregistrement de l'activité électrique du cerveau par des capteurs posés sur la tête. Lorsque l'on présente un stimulus, comme une lumière, une image ou un son, la région cérébrale qui traite ce stimulus va modifier son activité neuronale et donc l'activité électrique recueillie à la surface de la tête. Comme le cerveau ne reste jamais inactif, cette modification est perdue dans l'activité cérébrale de fond. Mais si on répète de nombreuses fois la même tâche, on peut, par moyennage, extraire la séquence des événements électriques entraînés par cette tâche. En effet, une syllabe est toujours perçue de la même façon et donc sa présentation est toujours suivie des mêmes modifications électriques. Par contre, le reste de l'activité électrique du cerveau qui n'est pas liée au traitement de la syllabe est positif ou négatif de façon aléatoire.
Lorsqu'on fait la moyenne de l'activité électrique enregistrée après la présentation de la syllabe, l'activité aléatoire disparaît, et seule l'activité qui s'est reproduit à chaque présentation de la syllabe reste visible, c'est ce qu'on appelle le potentiel évoqué.
Ce potentiel évoqué consiste donc en une suite de positivités et de négativités et on étudie à quel temps ces évènements électriques se produisent et sur quel capteur.
Cette technique a une grande précision temporelle et permettent de suivre la progression du traitement d'un stimulus de ms en ms. Par exemple, dès 100 ms une syllabe donne une réponse importante dans les régions auditives.
La localisation des régions cérébrales actives ne peut cependant être que supposée avec les potentiels évoqués. En effet, du fait de la diffusion du champ électrique, il est difficile de savoir l'origine exacte des activités que l'on mesure à la surface de la tête, et donc de localiser les régions cérébrales actives à un moment donné.
|
| L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) |
Seules les méthodes d'imagerie spatiale permettent de déterminer avec précision les aires cérébrales activées. La méthode actuellement la plus employée est l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cette méthode non invasive est sensible aux propriétés magnétiques des tissus. Or, l'hémoglobine, molécule présente dans les globules rouges, existe sous deux formes : oxyhémoglobine lorsqu'une molécule d'oxygène lui est attachée et déoxyhémoglobine après avoir libéré sa molécule d'oxygène. Ces deux états de l'hémoglobine ont des propriétés magnétiques différentes du fait du démasquage des ions ferriques Fe++ dans la déoxyhémoglobine. L'oxyhémoglobine est donc diamagnétique et invisible en IRM alors que la deoxyhémoglobine, paramagnétique, s'aimante facilement dans le champ magnétique de la machine et altère le champ magnétique du tissu local dans lequel se trouvent les vaisseaux.
L'activité neuronale consomme de l'oxygène, donc le taux de deoxy-hémoglobine augmente. Cette augmentation est très transitoire car en réponse à cette consommation d'oxygène, le système vasculaire augmente son débit et finit par apporter plus d'oxygène que la région en question n'en consomme. A cause de cette réponse vasculaire excessive, la déoxyhémoglobine se trouve donc diluée. Elle perturbe donc moins le champ magnétique local et le signal magnétique devient localement plus intense. L'ensemble de ces phénomènes se traduit sur les images par une remontée du signal magnétique dans la région qui travaille.
Comme la réponse vasculaire est relativement lente (quelques secondes alors que l'activité neuronale s'établit en quelques millisecondes), la remontée du signal magnétique demande environ 6 s pour atteindre son maximum. C'est pourquoi la sensibilité temporelle de l'IRMf est médiocre par rapport à l'électroencéphalographie et on utilise des périodes de stimulation longues pour permettre à la réponse vasculaire de se mettre en place. On alterne donc généralement des périodes de stimulation et des périodes de repos, par exemple des alternances de 20s de parole suivies de 20s de silence. Pour mettre en évidence les régions actives, celles qui répondent à la parole dans cet exemple, on va rechercher grâce à des études de corrélation statistique, quelles sont les régions cérébrales dont le signal magnétique va augmenter pour atteindre un maximum environ 6 s après le début du stimulus puis décroître lentement lorsque la stimulation est arrêtée. Les images d'IRMf sont donc des cartes de probabilité où sont colorées suivant une échelle de couleur les régions dont l'activité est le plus probablement corrélée avec la stimulation. Ces cartes sont superposées sur l'IRM anatomique du sujet lui-même acquise au cours de la même séance ce qui permet d'identifier parfaitement les régions cérébrales qui ont été impliquées chez cette personne dans la tâche cognitive étudiée. |  |
|
|
