Différences entre les versions de « Neurosciences/Les méthodes pour étudier le cerveau »

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[[File:21 electrodes of International 10-20 system for EEG.svg|vignette|Position standardisée des 21 électrodes d'un EEG.]]
 
L'activité électrique cérébrale peut se mesurer avec un instrument composé de plusieurs électrodes placées à la surface du crâne : l''''électroencéphalographe''', ou EEG. L'EEG est utilisé pour étudier le fonctionnement du cerveau, diagnostiquer certaines maladies qui modifient l'activité électrique cérébrale (épilepsie), et observer le déroulement du sommeil. Celui-ci est composé d’électrodes, placées à la surface du cranecrâne, chaque électrode captant les variations de potentiel produites par le cerveau. Évidemment, cette activité n'est pas la même partout : si une aire cérébrale s'active plus qu'une autre, les variations de potentiel seront plus importantes près de cette aire cérébrale que sur une surface éloignée. Pour localiser la source de l'activité cérébrale, la position de ces électrodes est très importante, ce qui fait qu'elle est standardisée afin de rendre les résultats de l'EEG plus facile à interpréter et à reproduire. Ce qui est important, notamment quand on utilise l'EEG pour un diagnostic médical. Le schéma ci-dessous illustre la position standardisée des électrodes sur le crane. Il va de soitsoi que l'EEG est utile pour analyser ce qui se passe à la surface du cranecrâne, mais est assez peu précis pour capter l'activité électrique des portions centrales du cerveau : celles-ci sont recouvertes par le cortex, qui atténue les signaux sous-corticaux. L'EEG est très utile pour diagnostiquer l'épilepsie, laquelle se traduit par une activité électrique anormale sur l'EEG.
 
===La magnéto-encéphalographie===
===La radioactivité médicale===
 
D'autres méthodes se basent sur la radioactivité médicale, à savoir l'utilisation de la radioactivité a but diagnostique et/ou curatif (le dernier cas est utilisé pour soigner certaines tumeurs). Ces examens injectent une substance faiblement radioactive dans le sang et mesurent la radioactivité produite par celle-ci. La substance rendue radioactive est appelée le traceur. LaDans le cerveau, la répartition du traceur sera surtout modulée par le débit sanguin et l'innervation sanguine. Là où il y a le plus de sang, donc là où le débit sanguin est important, il y a plus de traceur et plus il y a de radioactivité. Ces zones de radioactivité supérieure induisent une intensité locale supérieure sur les images obtenues par les capteurs de radioactivité. Il existe grossièrement deux techniques de ce type, la première s'appelant la « scintigraphie » et la seconde portant le nom de « tomographie par émission de positons ».
 
[[File:PET-schema.png|vignette|Tomographie par émission de positons.]]
 
La '''tomographie par émission de positons''' (TEP) permet de mesurer le débit sanguin cérébral, qui lui-même dépend fortement de l'activité des neurones (comme on l'a vu il y a quelques chapitres). Il est possible d'utiliser différents traceurs avec la TEP, mais le plus couramment utilisé est un atome de Fluor-18 placé dans une molécule de glucose. La molécule de glucose marquée par l'atome radioactif se comporte comme toute autre molécule de glucose et migre dans les tissus pour y être utilisé. Plus un tissu sera actif, plus il consommera de glucose et plus les molécules radioactives y seront concentrées. La désintégration radioactive du traceur produit une paire de positrons (pour simplifier, des anti-électrons chargés positivement) - ce qui donne son nom à la TEP. Les deux positrons d'une paire partent chacun dans des directions opposées et sont captés par des caméras spécialisées placées tout autour du patient. Ces caméras sont placées en cercle autour du patient, comme le montre l'image ci-contre, et mesurent en continu les flux de positrons. Un ordinateur analyse alors la différence de temps d'arrivée des positrons d'une paire (l'un est capté avant l'autre par les caméras) et en déduit la localisation du traceur désintégré. Diverses analyses statistiques, réalisées par logiciel, permettent alors de savoir quelles sont les régions les plus riches en traceurs et celles qui sont appauvries ou neutres. Le résultat est affiché sous la forme d'une série d'images médicales que le médecin ou le chercheur peut analyser come bon lui semble.
La '''tomographie par émission de positons''' permet de mesurer le débit sanguin cérébral, qui lui-même dépend fortement de l'activité des neurones (comme on l'a vu il y a quelques chapitres). Cette technique permet de mesurer convenablement l'activité cérébrale pour les structures sous-corticales, bien plus que l'EEG du moins. Au niveau diagnostique, elle est utilisée pour diagnostiquer certaines tumeurs cérébrales, qui sont fortement vascularisées afin d'assouvir leurs besoins en nutriments (les tumeurs ont un métabolisme augmenté). Elles peuvent en conséquence se voir sur les images d'une TEP, sous la forme de zones au débit sanguin augmenté. Mais outre son utilité médicale, elle permet aussi d'étudier l'activité cérébrale quand on soumet un sujet à une tâche quelconque. Elle permet de savoir si telle ou telle aire cérébrale s'active quand le sujet parle, quand il bouge son bras, quand il pense, quand il voit quelque chose, etc.
 
La '''tomographie par émission de positons''' permet de mesurer le débit sanguin cérébral, qui lui-même dépend fortement de l'activité des neurones (comme on l'a vu il y a quelques chapitres). Cette technique permet de mesurer convenablement l'activité cérébrale pour les structures sous-corticales, bien plus que l'EEG du moins. Au niveau diagnostique, elle est utilisée pour diagnostiquer certaines tumeurs cérébrales, qui sont fortement vascularisées afin d'assouvir leurs besoins en nutriments (les tumeurs ont un métabolisme augmenté). Elles peuvent en conséquence se voir sur les images d'une TEP, sous la forme de zones au débit sanguin augmenté. Mais outre son utilité médicale, elle permet aussi d'étudier l'activité cérébrale quand on soumet un sujet à une tâche quelconque. Elle permet de savoir si telle ou telle aire cérébrale s'active quand le sujet parle, quand il bouge son bras, quand il pense, quand il voit quelque chose, etc. Si la finesse des images est ''grosso-modo'' assez bonne, le temps de réaction de la TEP est problématique. La durée entre l'acquisition de deux images est suffisamment long pour lisser les variations rapides du métabolisme cérébral. En clair, cela ne permet pas de savoir quelle aire cérébrale s'est activée avant l'autre, chose très importante pour l'étude des fonctions cognitives.
 
La '''scintigraphie cérébrale''' permet d'étudier la perfusion sanguine du cerveau et est surtout utilisée dans un but purement diagnostique. Il s'agit d'un examen médical assez long (d'une demi-heure, à une heure), qui est utilisé pour diagnostiquer certaines maladies neurologiques chroniques : Alzheimer, démence fronto-temporale, Parkinson, etc. Elle est aussi utilisée pour préparer certaines chirurgies cérébrales, notamment pour les opérations visant à réduire certaines épilepsies résistantes aux médicaments.
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